Des astronomes ont découvert une étoile morte rayonnant une énergie pulsée équivalente à environ 10 millions de soleils. Il s'agit du plus brillant pulsar jamais observé, un reste stellaire dense laissé par l'explosion d'une supernova. La découverte a été faite avec le télescope spectroscopique nucléaire Array (NuSTAR) de la NASA.
Ce pulsar a toute la puissance d'un trou noir, mais avec une masse beaucoup plus faible.
Rayons X de haute énergie provenant d'un pulsar rare et puissant (magenta), source la plus brillante trouvée à ce jour. On peut la voir dans cette nouvelle image combinant les données de multiples longueurs d'onde de trois télescopes. Crédit image: NASA / JPL-Caltech / SAO / NOAO
Cette découverte surprenante aide les astronomes à mieux comprendre les sources mystérieuses de rayons X extrêmement puissantes, appelées sources de rayons X ultra-lumineuses (ULXs). Jusqu'à présent, tous les ULXs ont été définies comme ayant pour origine un trou noir. Les nouvelles données de NuSTAR montrent qu'au moins un ULX, à environ 12 millions d'années-lumière de la Terre dans la galaxie Messier 82 (M82), est en fait un pulsar.
"Le pulsar semble avaler l'équivalent du repas d'un trou noir", a déclaré Harrison. "Ce résultat nous aidera à comprendre comment les trous noirs se gorgent et se développent si rapidement, ce qui est un événement important dans la formation des galaxies et des structures de l'Univers." Les ULXs sont généralement supposées pour être émis par des trous noirs se nourrissant d'étoiles à proximité, un processus appelé accrétion.
NuSTAR ne devait initialement pas étudier les deux ULXs de M82. Les astronomes avaient observé une supernova récente dans la galaxie quand ils ont remarqué par hasard des impulsions de rayons X provenant d'une source ULX connue sous le nom M82 X-2. Les trous noirs ne pulsent pas, contrairement aux pulsars.
La galaxie Messier 82 (M82) est vue ici dans deux longueurs d'onde différentes. Une vue de la longueur d'onde visible du télescope spatial Hubble de la NASA à gauche, et une vue aux rayons X de l'observatoire Chandra de la NASA à droite. Crédit image: NASA / STScI / SAO
Les pulsars appartiennent à une classe d'étoiles appelée étoiles à neutrons. Comme les trous noirs, les étoiles à neutrons sont les noyaux restant d'étoiles ayant explosées, mais par comparaison de masse extrêmement faible. Les pulsars émettent des faisceaux de radiations, des ondes radio aux rayons gamma de très haute énergie. Comme l'étoile tourne, ces faisceaux sont vus de la Terre comme des éclats intermittents de lumière, comme ceux d'un phare.
Ce graphique illustre les masses relatives des objets cosmiques très denses, allant des naines blanches jusqu'aux trous noirs supermassifs au cœur de la plupart des galaxies. Crédit image: Optique: DSS; Illustration: NASA / CXC / M.Weiss
"Nous avons pris pour acquis que les puissants ULXs ont obligatoirement pour source des trous noirs massifs", a déclaré l'auteur principal de l'étude Matteo Bachetti, de l'Université de Toulouse. "Mais, lorsque nous avons vu que ces rayonnements étaient pulsés, nous avons constaté que nous avions dans ce cas affaire à une autre source."
L'Observatoire aux rayons X Chandra de la NASA et le satellite Swift ont également étudié M82 pour observer la même supernova, et ont confirmé que les rayons X intenses de M82 X-2 étaient en provenance d'un pulsar.
"Avoir un large éventail de télescopes dans l'espace signifie qu'ils peuvent coopérer les uns avec les autres", a déclaré Paul Hertz, directeur de la division d'astrophysique de la NASA à Washington. "Quand un télescope fait une découverte, les autres, avec des capacités complémentaires, peuvent être appelés à l'étudier dans d'autres longueurs d'ondes."
La clé de la découverte de NuSTAR était sa sensibilité aux rayons X de haute énergie, ainsi que sa capacité à mesurer avec précision la chronologie des signaux, ce qui a permis aux astronomes de mesurer un écart de 1,37 seconde entre chaque impulsion. Ils ont également mesuré sa production d'énergie à l'équivalent de 10 millions de soleils, soit 10 fois plus que celle observée par les autres pulsars de rayons X.
Cette image montre le noyau de la galaxie Messier 82 (M82), où deux sources de rayons X ultralumineuses, ou ULXs, résident (X-1 et X-2). Les ULXs sont des régions qui émettent d'intenses rayons X. Crédit image: NASA / JPL-Caltech / SAO
Pourquoi cette petite étoile morte rayonne-t-elle si violemment ? Les astronomes ne sont pas certains, mais ils pensent que c'est probablement dû à un somptueux festin de nature cosmique. Comme c'est le cas avec les trous noirs, la gravité d'une étoile à neutrons peut attirer la matière environnante des étoiles situées à proximité. Si le pulsar est en effet nourri de la matière environnante, il se réchauffe alors et brille en émettant des rayons X, mais il le fait à un rythme tellement extrême qu'il faut revoir les théories sur les ULXs.
Plus d'informations voir:
- http://www.techno-science.net/actualite/redirect-N13229.html
- http://www.nasa.gov/nustar