Pulsar
Les pulsars sont des étoiles à neutrons qui tournent rapidement et produisent un énorme rayonnement électromagnétique le long d'un faisceau étroit. Les étoiles à neutrons sont très denses et ont des rotations courtes et régulières. Cela permet d'obtenir un intervalle très précis entre les impulsions, qui va de quelques millisecondes à quelques secondes pour un pulsar individuel. L'impulsion ne peut être vue que si la Terre est suffisamment proche de la direction du faisceau. De la même façon que vous ne pouvez voir un phare que lorsque le faisceau est dans votre direction.
Les impulsions correspondent aux tours de l'étoile. La rotation provoque un effet de phare, car le rayonnement n'est visible qu'à de courts intervalles. Werner Becker de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre a récemment déclaré
Image composite optique/rayons X de la nébuleuse du Crabe. Elle montre l'énergie provenant de la nébuleuse environnante, qui est causée par les champs magnétiques et les particules du pulsar central.
Le Vela Pulsar, une étoile à neutrons qui est le reste d'une étoile laissée par une supernova (une grande explosion d'une étoile). Elle vole dans l'espace, poussée par la matière projetée depuis l'un des points où l'étoile à neutrons tourne.
Découverte
Le premier pulsar a été découvert en 1967. Il a été découvert par Jocelyn Bell Burnell et Antony Hewish. Ils ont travaillé à l'université de Cambridge. L'émission observée comportait des impulsions séparées de 1,33 seconde. Les impulsions provenaient toutes du même endroit dans le ciel. La source se maintenait en temps sidéral. Au début, ils n'ont pas compris pourquoi les pulsars ont un changement régulier de la force de radiation. Le mot "pulsar" est l'abréviation de "étoile pulsante".
Ce pulsar original, aujourd'hui appelé CP 1919, produit des longueurs d'onde radio, mais on a découvert par la suite que les pulsars produisent des radiations dans les longueurs d'onde des rayons X et/ou gamma.
Prix Nobel
En 1974, Antony Hewish est devenu le premier astronome à recevoir le prix Nobel de physique. La controverse est née du fait qu'il a reçu le prix alors que Bell ne l'a pas reçu. Elle avait fait la première découverte alors qu'elle était son doctorant. Bell ne revendique aucune amertume sur ce point, soutenant la décision du comité du prix Nobel. "Certains l'appellent le prix No-Bell parce qu'ils sont convaincus que Jocelyn Bell Burnell aurait dû partager ce prix".
En 1974, Joseph Hooton Taylor Jr. et Russell Hulse ont découvert pour la première fois un pulsar dans un système binaire. Ce pulsar orbite autour d'une autre étoile à neutrons avec une période orbitale de seulement huit heures. La théorie de la relativité générale d'Einstein prédit que ce système devrait émettre un fort rayonnement gravitationnel, entraînant une contraction continue de l'orbite qui perd de l'énergie orbitale. Les observations du pulsar ont rapidement confirmé cette prédiction, fournissant la toute première preuve de l'existence d'ondes gravitationnelles. En 2010, les observations de ce pulsar continuent de correspondre à la relativité générale. En 1993, le prix Nobel de physique a été attribué à Taylor et Hulse pour la découverte de ce pulsar.
Le graphique de Jocelyn Bell Burnell
Types de pulsars
Les astronomes savent qu'il existe trois sortes de pulsars :
- Les pulsars à rotation, où le rayonnement est causé par la perte d'énergie de rotation ; le rayonnement est causé par le ralentissement de la vitesse de rotation de l'étoile à neutrons
- Les pulsars à accrétion (qui sont la plupart des pulsars à rayons X, mais pas tous), où l'énergie potentielle gravitationnelle de la matière qui tombe sur le pulsar provoque des rayons X qui peuvent être reçus de la Terre, et
- Les magnétars, où un champ magnétique extrêmement fort perd de l'énergie, ce qui provoque le rayonnement.
Bien que les trois types d'objets soient des étoiles à neutrons, les choses qu'on peut voir faire et la physique qui en est la cause sont très différentes. Mais il y a des choses qui sont similaires. Par exemple, les pulsars de rayons X sont probablement d'anciens pulsars à rotation qui ont déjà perdu la plupart de leur énergie, et ne peuvent être revus qu'après que leurs compagnons binaires se soient développés et que la matière provenant de ces derniers ait commencé à tomber sur l'étoile à neutrons. Le processus d'accrétion (la matière tombant sur l'étoile à neutrons) peut à son tour donner suffisamment d'énergie de moment angulaire à l'étoile à neutrons pour la transformer en un pulsar de plusieurs millisecondes alimenté par la rotation.
Utilise
Une horloge précise Pour certains pulsars milliseconde, la régularité de la pulsation est plus précise qu'une horloge atomique. Cette stabilité permet d'utiliser les pulsars milliseconde pour établir le temps des éphémérides ou construire des horloges à pulsar.
Le bruit de synchronisation est le nom donné aux irrégularités de rotation observées dans tous les pulsars. Ce bruit de synchronisation est observable sous la forme d'un vagabondage aléatoire dans la fréquence ou la phase des impulsions. On ne sait pas si le bruit de synchronisation est lié aux pépins des pulsars.
Autres utilisations
L'étude des pulsars a donné lieu à de nombreuses utilisations en physique et en astronomie. Parmi les principaux exemples, on peut citer la preuve du rayonnement gravitationnel tel que prévu par la relativité générale et la première preuve des exoplanètes. Dans les années 1980, les astronomes ont mesuré le rayonnement des pulsars pour prouver que les continents nord-américain et européen s'éloignent l'un de l'autre. Ce mouvement est la preuve de la tectonique des plaques.
Les pulsars importants
- Le magnétar SGR 1806-20 a produit la plus grande explosion d'énergie jamais vue dans la galaxie lors d'une expérience le 27 décembre 2004
- PSR B1931+24 "... ressemble à un pulsar normal pendant environ une semaine, puis s'éteint pendant environ un mois avant de produire à nouveau des impulsions. [...] ce pulsar ralentit plus rapidement lorsqu'il est activé que lorsqu'il est désactivé. Ce ralentissement supplémentaire peut s'expliquer par un vent de particules quittant le champ magnétique du pulsar et ralentissant la vitesse à laquelle il tourne. [2]
- Le PSR J1748-2446ad, à 716 Hz (nombre de tours par seconde), est le pulsar qui tourne le plus rapidement.
Autres sources
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Manuel d'astronomie des pulsars. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.
