Le détecteur de rayons X EPIC, installé sur le satellite XMM Newton de l'Agence spatiale européenne, a dévoilé la présence d'une tache chaude d'une dimension comparable à celle d'un terrain de football sur la surface de Geminga, une étoile à neutrons proche de la Terre, à 500 années-lumière. La tache chaude, en tournant avec l'étoile 4 fois par seconde, est responsable du changement rythmique de la luminosité de cet astre.
Le contraste entre la distance astronomique de cette étoile à neutrons et les dimensions minimales de cette tache que nous voyons, car elle a une couleur différente du reste de l'étoile, donne une idée de l'incroyable performance de l'instrument EPIC. Ce résultat a été obtenu par les équipes de l'Institut d'astrophysique spatiale du CNR de Milan et du Centre d'étude spatiale des rayonnements (CNRS – Université Paul Sabatier de Toulouse). Il est publié dans la revue Science du 16 juillet 2004.
XMM Newton a observé Geminga en avril 2002 avec ses trois instruments "caméras rayons X". Deux instruments ont donné des images spectaculaires des traînées de Geminga tandis que le troisième instrument a été utilisé pour mesurer l'énergie et le temps d'arrivée de chaque photon. Il s'agit du détecteur X le plus sensible au monde. Au cours d'une seule observation d'une durée de 55 000 secondes, cet instrument a récolté une moisson de rayons X, le double du nombre de photons issus de Geminga détectés par l'ensemble des observatoires X qui ont fonctionné au cours des 20 dernières années. Cette moisson de photons a permis d'utiliser une nouvelle technique d'analyse pour mettre en évidence les différentes régions responsables des émissions de l'étoile durant sa rotation.
Geminga est un pulsar, vestige de l'explosion d'une supernova. Les couches externes de l'étoile originelle ont été dispersées dans le milieu interstellaire alors que le noyau, d'une masse comparable à celle du Soleil, a implosé et s'est comprimé sur lui-même jusqu'à atteindre un rayon de 10 km pour former une étoile à neutrons. Ce type d'objet représente l'état de la matière la plus dense que l'on puisse étudier directement. Geminga tourne autour de son axe 4 fois par seconde et possède un champ magnétique très élevé (un million de millions de fois supérieur au champ magnétique de la Terre). Ce qui rend Geminga unique est sa proximité, un facteur qui joue un rôle essentiel dans les études astronomiques. Avec une distance de 500 années-lumière, Geminga est en effet l'une des étoiles à neutrons les plus proches de nous.
En analysant les données d'EPIC, on a constaté qu'une partie de l'émission X est produite par une minuscule tache chaude qui apparaît et disparaît pendant la rotation de l'étoile. Les pulsars émettent un faisceau étroit de radiation selon l'effet "phare". La radiation est produite par les particules accélérées par les champs électriques. On sait que les particules de charge différentes se déplacent en sens opposé. Si la radiation "phare" est due aux particules qui s'éloignent de l'étoile, qu'advient-il des particules qui s'approchent de l'étoile ? C'est simple, elles heurtent sa surface et la réchauffent à cet endroit. Telle est l'origine de la tache chaude qui a une température de 2 millions de degrés. EPIC nous permet de constater les effets de l'accélération des particules dans le voisinage d'une étoile à neutrons. C'est la première fois que l'astronomie X nous permet d'observer de tels phénomènes.
Le caractère exceptionnel de cette découverte vient aussi de la dimension de la tache chaude. Il s'agit d'une tache de la taille d'un terrain de football, une surface minuscule au regard des standards astronomiques. Cette observation se situe bien au-delà des capacités de tout télescope terrestre, quel que soit l'objet observé au delà de la Lune ou de Mars. EPIC a détecté cette tache du fait de sa différence de couleur avec le reste de l'étoile. De plus, EPIC a permis de constater que la couleur de la tache variait d'intensité jusqu'à disparaître au cours de la rotation de l'étoile, donnant ainsi la preuve qu'il s'agit bien d'une tache sur la surface de l'étoile.
Source: communiqué de presse du CNRS