Concept d’artiste d’un pulsar.
Les pulsars, une classe d’étoiles à neutrons, sont des étoiles extrêmement prévisibles. Ils sont formés à partir du cœur d’étoiles massives qui se sont effondrées sur elles-mêmes, n’étant plus en mesure de brûler suffisamment de combustible pour résister à la gravité écrasante de l’étoile. Si les conditions sont réunies, l’étoile continuera à s’effondrer sur elle-même jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un vestige de ce qui existait auparavant, généralement de la taille de la CBD de Melbourne, mais une à deux fois plus lourd que notre Soleil, ce qui en fait l’un des objets les plus denses de l’Univers.
Ces étoiles ne produisent pas beaucoup de lumière visible, mais depuis leurs pôles magnétiques, elles émettent des faisceaux d’ondes radio étonnamment brillants. Si nous avons de la chance, lorsque l’étoile tourne, ces faisceaux passent au-dessus de la Terre et nous observons des “pulsations”. Alors que la plupart des pulsars tournent en une seconde environ, il existe une sous-classe de ces étoiles qui tournent en quelques millièmes de seconde seulement – on les appelle les pulsars “millisecondes”.
L’observation des impulsions de ces pulsars millisecondes donne aux physiciens des indices sur de nombreuses questions, notamment pour tester la relativité générale et comprendre les états les plus denses de la matière. Mais l’un des principaux objectifs de l’observation de ces étoiles incroyablement rapides et denses est de détecter des gravitational waves. And by long, we mean many light-years long. These gravitational waves distort space-time between us and the pulsars, causing the pulses to arrive earlier or later than expected. It’s likely that these gravitational waves come from a background produced by all the binary supermassive black holes in the Universe, which form from galaxies crashing into one another.
As part of OzGrav, we try and detect this gravitational wave background by looking at collections of the most predictable stars (called pulsar timing arrays) and measuring how they change over time. We did this by using the world’s most sensitive radio telescopes, including the Australian Murriyang telescope (also known as the Parkes telescope) and the ultra-sensitive MeerKAT array telescope in South Africa.
But it’s not quite that simple. From our observations with MeerKAT we found that the most precisely timed (read: predictable) pulsar, J1909-3744, was misbehaving. We found that the pulses were changing shape, with bright pulses arriving earlier and narrower than faint ones. This lead to greater uncertainty in its predicted emission. Fortunately, we were able to establish a method to account for this change and time tag the pulsar more precisely than ever before. This method could be of use for other pulsars and will be important when more advanced telescopes are available in the future.
Written by OzGrav PhD student Matthew Miles, Swinburne University.
