Une équipe européenne du Service d'Astrophysique du CEA a étudié, grâce à des observations effectuées par le satellite INTEGRAL de l'ESA, un phénomène insolite, le regain d'activité énergétique d'un pulsar ultrarapide en train de dévorer son étoile compagnon (voir aussi notre
news). Des observations complémentaires obtenues par le satellite RXTE de la NASA dans la gamme des rayons-X montrent également que durant cet épisode, le pulsar tourne de plus en plus vite contrairement à ce qui est observé généralement pour ce type d'objet. Ces travaux sont l'objet d'un article à paraître dans la revue Astronomy and Astrophysics
Le pulsar absorbe son étoile compagnon
Dans le scénario proposé par les astrophysiciens, le gaz en provenance de l'étoile compagnon est canalisé le long des lignes du champ magnétique du pulsar jusqu'à percuter l'un de ses pôles magnétiques. Ce gaz, chauffé à des températures extrêmes, produit un copieux flux de photons de haute énergie. Ce sont ces photons, émis de manière périodique à la fréquence de rotation du pulsar, qui ont été détectés par le satellite INTEGRAL. Des observations complémentaires effectuées par le satellite Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA ont permis de montrer que, durant cette phase de cannibalisation de l'étoile compagnon, le pulsar tourne de plus en plus vite. La matière de l'étoile, aspirée sous l'effet du champ gravitationnel très intense du pulsar, fournit l'énergie nécessaire pour accélérer sa vitesse de rotation.
IGR J00291+5934, nom de ce pulsar binaire, a été découvert grâce à la précision et l'acuité du télescope du satellite INTEGRAL le 2 décembre 2004, lors d'un sondage de la Voie lactée. Le satellite Rossi X-ray Timing Explorer, conçu pour étudier les variations rapides du signal d'un astre, a alors déterminé que le pulsar accomplissait une révolution toutes les 1,67 millisecondes et qu'il était accompagné d'une étoile de faible masse de 40 fois la masse de Jupiter. Cette étoile décrit une orbite autour du pulsar en 2,5 heures.
Ce pulsar ultrarapide est le premier découvert par INTEGRAL et le plus rapide d'une famille qui compte désormais six membres. Ces observations renforcent l'hypothèse selon laquelle les pulsars isolés ultrarapides sont la conséquence de ce processus d'absorption.
Qu'est ce qu'un pulsar ?
Un pulsar est le résidu de l'explosion d'une étoile massive. Astre extrêmement dense composé principalement de neutrons, sa masse est égale à la masse du Soleil mais est concentrée dans une sphère de seulement 20 kilomètres de diamètre. En rotation rapide dès sa formation (plusieurs dizaines de millisecondes à quelques secondes), cette étoile à neutrons convertit durant son existence son énergie de rotation en rayonnement électromagnétique, détecté par les télescopes sous la forme d'une émission périodique. Ce processus s'accompagne irrémédiablement d'un ralentissement de la rotation de l'étoile.
Le scénario est différent dans le cas où l'astre compact est accompagné d'une étoile. Le champ gravitationnel extrêmement intense du pulsar aspire la matière de l'étoile, fournissant ainsi un surplus d'énergie capable d'accélérer sa vitesse de rotation. Ce processus peut conduire après quelques milliards d'années à la disparition de l'étoile compagnon, ne laissant de ce couple qu'un pulsar isolé ultrarapide.