Posté par Adrien le Dimanche 08/09/2019 à 08:00
L’émission radio d’un pôle magnétique d’étoile à neutrons révélée par la relativité générale
En utilisant les données des radiotélescopes d’Arecibo et de Nançay collectées depuis 14 ans, une équipe scientifique dirigée par un chercheur de l’Observatoire de Paris a pu reconstruire le faisceau d’émission radio du pulsar J1906+0746 grâce à la précession relativiste de son axe de rotation. Ces résultats permettent l’étude de l’émission radio au-dessus du pôle magnétique d’un pulsar, tester la théorie de la relativité générale d’Einstein et ont des conséquences sur le taux de coalescence des étoiles a neutrons. Ces résultats sont publiés dans le magazine Science du 6 septembre 2019.

Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide qui concentrent 1,4 fois la masse du Soleil - ou plus ! - dans une sphère de 20 km de diamètre. Ils possèdent un champ magnétique extrêmement fort et émettent un faisceau d’ondes radio au-dessus de chacun de leurs deux pôles magnétiques.

Tel un phare au bord de la mer, l’émission des pulsars est perçue sur Terre comme des impulsions avec une régularité qui rivalise la précision des meilleures horloges atomiques. Ces objets massifs et compacts sont ainsi utilisés par les astronomes comme des horloges cosmiques pour tester la théorie de la relativité générale d’Einstein.

La théorie d’Einstein prédit que l’espace-temps est déformé par des objets massifs comme les pulsars. Une des prédictions de cette théorie est la précession de l’axe de rotation d’un pulsar lorsqu’il appartient à un système à deux astres. Cette précession est un lent changement d’orientation de son axe à la façon d’une toupie en fin de lancer. Cet effet est dû au mauvais alignement entre l’axe de rotation du pulsar et le moment angulaire total du système causé par une supernova. Cette précession fait varier la géométrie d’observation du pulsar qui peut être étudiée grâce aux impulsions radio reçues.


Fig. 1: PSR J1906+0746: L’effet relativiste de la précession de l’axe de rotation du pulsar permet l’étude du faisceau d’émission. Crédit: Gregory Desvignes (MPIfR - LESIA) & Michael Kramer (MPIfR).

PSR J1906+0746 est situé proche du plan de la Voie Lactée à une distance d’environ 20 000 années lumières dans la direction de la constellation de l’Aigle. Ce pulsar tourne sur lui-même en 144 ms et orbite autour d’une autre étoile à neutrons en 4 heures. Les chercheurs observent ce pulsar depuis 2012 avec le radiotélescope d’Arecibo à Porto Rico (Etats-Unis). Pour compléter l’étude, l’équipe a aussi réanalysé des archives du radiotélescope d’Arecibo et celles du radiotélescope de Nançay situé dans le Cher. Au total, les observations couvrent une période allant de juillet 2005 à juin 2018.

L’équipe a pu déterminer que l’émission radio détectée entre 2005 et 2016 provenait des deux pôles magnétiques du pulsar, quand les deux faisceaux radios illuminaient la Terre. En 2016, l’émission radio en provenance de l’un des deux pôles ne fut plus détectée et depuis, seule l’émission radio provenant du deuxième pôle sud reste détectable.

En utilisant une théorie datant de 1969 qui prédit que la polarisation de l’émission radio renseigne sur l’orientation géométrique du pulsar, l’équipe a pu valider ce modèle et mesurer la précession de l’axe de rotation du pulsar avec une incertitude de 5%. Ce résultat est en parfait accord avec la prédiction de la relativité générale d’Einstein.

L’étude permet aussi de prédire la disparition et réapparition de l’émission provenant des deux pôles magnétiques du pulsar. L’émission provenant du dernier pôle visible devrait disparaitre de notre ligne de visée vers 2028 et réapparaitre entre 2070 et 2090. L’émission du premier pôle devrait réapparaitre entre 2085 et 2105.

Ces observations rendent aussi possible des avancées sur la compréhension de l’émission radio des pulsars grâce à l’observation des propriétés d’émission radio au-dessus d’un pôle magnétique. La reconstruction du faisceau d’émission radio permet finalement de déterminer la fraction du ciel qui est illuminée par ce pulsar. Ce paramètre affecte le nombre estimé de systèmes à deux étoiles à neutrons dans notre Galaxie et donc le taux de coalescence de ces systèmes.

Référence

Radio emission from a pulsar’s magnetic pole revealed by general relativity, Desvignes, G. et al 2019, Science
Dernières news
La vie en ville peut faire évoluer les populations urbaines différemment des autres. Des chercheurs du laboratoire Biogéosciences (CNRS/EPHE/Université de Bourgogne)...
Les télescopes de l’ESO scrutent la baisse de luminosité de surface de l’étoile Bételgeuse Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, les astronomes ont...
Une initiative de l’UE a publié un rapport sur les solutions et recommandations adoptées pour répondre aux préoccupations environnementales liées à la production...
"Travailler l’imaginaire est l’une des parties qui m’intéresse le plus dans ma recherche. Si on avait une géométrie qui n’est pas comme la géométrie plate...
Un progrès important vient d'être réalisé en développant un algorithme permettant de calculer le problème quantique à N corps jusqu’à l’ordre 15, très...
L’organisation tridimensionnelle des chromosomes doit être régulée afin d’assurer le bon fonctionnement de processus biologiques tels que la transcription, la...
Des chercheurs d’Aix Marseille Université, du CNRS et de l’Université de Montréal ont identifié dans la séquence de la protéine "Spike" du 2019-nCoV (nommé...
Une équipe de recherche canadienne, dont a fait partie un microbiologiste de l’Université de Montréal, a révélé un mécanisme d’action inédit présent dans...
Les nanomatériaux trouvent de plus en plus d’applications médicales. Parfois capables de remplir plusieurs rôles à la fois, ils offrent une flexibilité...
Des chercheurs du Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CNRS/Aix Marseille Université), en collaboration avec des équipes japonaise, coréenne et...
Détecter rapidement la bactérie Legionella pneumophila Des experts de multiples horizons disciplinaires ont accompli une percée majeure: développer un nouveau...
En excitant un gaz avec des impulsions laser ultra-courtes, les physiciens ont montré que, même si habituellement les collisions au sein du gaz sont la cause...
Dans des travaux publiés dans la revue Nanomedicine, une méthode a permis d’interrompre la production d’ARN messager et de protéines de certains gènes, avec des...
Des chercheurs de l’Unité mixte de physique CNRS/Thales et du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N, CNRS/Université Paris-Sud), en collaboration avec...
L’ADN peut transitoirement revêtir des structures plus complexes que celle en double hélice. Les quadruples hélices, ou quadruplexes d’ADN, en sont un exemple. Ce...
En comprimant la matière à des pressions qui peuvent dépasser le million d’atmosphères, les cellules à enclumes de diamant mettent en lumière les propriétés...
Les archées, constituant l'un des trois domaines du vivant, sont désormais considérées comme des modèles incontournables pour étudier les mécanismes moléculaires...
La sonde européenne commence son voyage en direction du centre de notre Système solaire, la science française à l’honneur. Lundi 10 février 2020, à 05h03,...
Pour la première fois, des chercheurs de l’UNIGE ont constaté qu’un puits géothermique en conditions supercritiques n’avait pas provoqué de perturbations...
Une récente compilation de plusieurs observations spectroscopiques de la surface du Soleil montre que la gradient de champ magnétique dans la direction verticale est...
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL
sous le numéro de dossier 1037632
Informations légales