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8 pulsars de la milliseconde extrêmement rares découverts à l’intérieur d’amas globulaires

Une équipe internationale d’astronomes a découvert huit pulsars millisecondes rares se cachant à l’intérieur d’amas denses d’étoiles entourant la Voie lactée.

UNE pulsar est un étoile à neutrons – des objets stellaires de la taille d’une ville remplis d’une masse d’au moins 1,4 fois la masse de notre soleil, qui émergent de la mort explosive de leurs étoiles mères – qui émettent deux faisceaux de les ondes radio à chaque pôle, en raison de sa forte champ magnétique, tout en tournant rapidement en raison de sa masse incroyablement grande. De notre point de vue, ils ressemblent à des étoiles clignotantes, visibles uniquement lorsque les faisceaux brillent directement sur nous.

« La grande majorité des pulsars tournent une fois toutes les quelques centaines de millisecondes ou plus », ou une poignée de fois par seconde, a déclaré l’auteur principal Alessandro Ridolfi, chercheur postdoctoral à l’Observatoire astronomique de Cagliari en Italie, à 45Secondes.fr. « Un pulsar milliseconde, en revanche, est un pulsar qui tourne des centaines de fois par seconde ou, de manière équivalente, une fois toutes les quelques millisecondes. »

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Dans une nouvelle étude, Ridolfi et ses collègues ont utilisé le télescope MeerKAT – un ensemble de 64 antennes paraboliques individuelles gérées par l’Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO) – pour rechercher spécifiquement des pulsars millisecondes, qui sont beaucoup plus rares que les pulsars à rotation plus lente. Pour ce faire, ils se sont concentrés sur neuf amas globulaires – une collection d’étoiles liées entre elles par leur propre gravité et orbite à l’extérieur du bord d’une galaxie – entourant le voie Lactée; ils ont trouvé huit pulsars millisecondes dans cinq de ces groupes, ce qui en fait l’une des plus grandes études sur les pulsars millisecondes à ce jour.

Un aperçu de près de deux des 64 paraboles qui composent le radiotélescope MeerKAT. (Crédit d’image: Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO))

Systèmes binaires

Les pulsars millisecondes sont assez rares car leurs spins rapides ne peuvent être obtenus que dans des systèmes binaires. Dans de tels systèmes, deux corps stellaires tournent l’un autour de l’autre; pour les pulsars, le partenaire de l’étoile à neutrons est généralement une étoile comme notre Soleil, mais parfois un membre du binaire est quelque chose de plus exotique, comme une naine blanche, une autre étoile à neutrons ou même une trou noir, Dit Ridolfi.

« Pour atteindre une vitesse de rotation aussi élevée, l’étoile à neutrons doit acquérir un mouvement de rotation en volant de la matière à une étoile compagnon pendant très longtemps », ce qui signifie des milliards d’années, a déclaré Ridolfi. « Pour cette raison, les pulsars millisecondes ne peuvent se former que dans des systèmes binaires et sont beaucoup plus rares que les autres pulsars. »

Cependant, les amas globulaires regorgent d’étoiles et sont soumis à de fortes forces gravitationnelles, ce qui rend beaucoup plus probable la formation de systèmes binaires. En conséquence, davantage de pulsars à l’intérieur de ces régions peuvent devenir des pulsars millisecondes.

« Plus de 90% des pulsars connus dans les amas globulaires sont des pulsars millisecondes », a déclaré Ridolfi. « Et plus de la moitié de tous les pulsars millisecondes connus sont hébergés par des amas globulaires. »

Horloges cosmiques

Les astronomes adorent étudier les pulsars millisecondes car ils tournent à une vitesse constante.

« Les pulsars millisecondes peuvent être considérés comme des horloges cosmiques ultra-précises », a déclaré Ridolfi. « Ils tournent de manière beaucoup plus stable que les pulsars à longue période et sont donc bien plus adaptés aux expériences de haute précision. »

Par exemple, ces phares cosmiques tourbillonnants peuvent être utilisés pour mesurer la masse des étoiles à neutrons, étudier l’évolution des systèmes binaires, détecter les ondes gravitationnelles, localiser les trous noirs au centre des amas globulaires, tester la relativité générale – la théorie d’Einstein sur la déformation de la matière espace-temps – et mener de nombreuses expériences de physique plus complexes, a déclaré Ridolfi.

Les chercheurs sont particulièrement intéressés par l’un des nouveaux pulsars millisecondes, le PSR J1823-3021G, car il a une orbite inhabituelle.

« C’est un pulsar binaire milliseconde dans une orbite très elliptique, qui est le résultat d’un échange de compagnons », a déclaré Ridolfi. « Selon toute vraisemblance, l’étoile à neutrons était à l’origine en orbite avec un compagnon plus léger, qui a ensuite été remplacé par le compagnon actuel, plus massif, à la suite d’une rencontre rapprochée. »

C’est aussi le plus grand des nouveaux pulsars millisecondes et pourrait être plus de deux fois plus lourd que notre soleil, ce qui est « très rare », a déclaré Ridolfi.

Les nouveaux réseaux de radiotélescopes avancés comme MeerKAT permettent aux astronomes de découvrir plus de pulsars millisecondes que jamais.

Les nouveaux réseaux de radiotélescopes avancés comme MeerKAT permettent aux astronomes de découvrir plus de pulsars millisecondes que jamais. (Crédit d’image: Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO))

Améliorations du télescope

Bien qu’ils soient théoriquement très courants dans les amas globulaires, les pulsars millisecondes sont rarement sortis de leur cachette, a déclaré Ridolfi.

Cependant, de nouveaux télescopes avancés, y compris MeerKAT, permettent enfin aux astronomes de scruter à l’intérieur des amas globulaires et d’en découvrir davantage.

« Avec les nouveaux télescopes qui viennent d’être construits, nous avons déjà augmenté le nombre de pulsars à amas globulaires, presque tous des pulsars millisecondes, de près de 50% en quelques années seulement », a déclaré Ridolfi.

Cette étude n’a utilisé que 44 des paraboles qui composent le télescope MeerKAT; Les astronomes du même projet de recherche, les transitoires et les pulsars avec MeerKAT (TRAPUM), travaillent déjà sur une nouvelle «enquête sur les pulsars à amas globulaires» en utilisant les 64 paraboles pour se concentrer sur 28 amas globulaires, ce qui pourrait potentiellement découvrir des dizaines de pulsars de plus, a déclaré Ridolfi .

« Parmi ces découvertes, nous espérons vraiment trouver un système binaire composé de deux pulsars millisecondes ou d’un pulsar en orbite autour d’un trou noir de masse stellaire », a déclaré Ridolfi. Ce serait l’un des «Saint Graal de l’astronomie pulsar».

À l’avenir, des télescopes encore plus grands comme le Square Kilometer Array – un réseau de télescopes proposé composé de milliers de paraboles et de millions d’antennes du monde entier, dont MeerKAT fera partie – aideront également à découvrir davantage de ces pulsars à rotation rapide. et aider à répondre à plus de questions sur l’univers, a déclaré Ridolfi.

Cette étude a été publiée en ligne le 28 avril dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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