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L'étude s'est concentrée sur le pulsar PSR J1928+1815, situé à environ 455 années-lumière de la Terre. Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide, résidus d'étoiles massives ayant explosé en supernova. Leur densité extrême résulte de la compression des protons et électrons en neutrons.
Grâce au télescope FAST en Chine, les chercheurs ont découvert que ce pulsar avait un compagnon, une étoile à hélium dépourvue de ses couches externes d'hydrogène. Ces deux astres, séparés par seulement 1,12 million de kilomètres, complètent une orbite mutuelle en 3,6 heures.
PSR J1928+1815 tourne sur lui-même près de 100 fois par seconde, une vitesse atteinte en absorbant la matière de son compagnon. Ce processus, connu sous le nom d'accrétion, peut conduire à une phase d'enveloppe commune, où le pulsar orbite à l'intérieur des couches externes de l'autre étoile.
Les simulations suggèrent que ce système binaire était initialement plus espacé. Le pulsar, en siphonnant les couches externes de son compagnon, aurait créé une enveloppe commune avant de se rapprocher du noyau de l'étoile compagnon. Cette interaction aurait finalement éjecté l'enveloppe, laissant un système binaire serré.
Le pulsar se retrouve ainsi désormais à l'intérieur du volume initial de son compagnon, après avoir orbité dans ses couches externes maintenant éjectés.
Selon les estimations, seulement 16 à 84 systèmes similaires existeraient dans la Voie lactée. Cette rareté souligne l'importance de la découverte pour comprendre l'évolution des étoiles binaires.
Les détails de cette recherche ont été publiés dans la revue Science, offrant un nouvel éclairage sur les dynamiques des systèmes stellaires doubles.
Comment un pulsar atteint-il une vitesse de rotation aussi élevée ?
Les pulsars comme PSR J1928+1815 acquièrent leur vitesse de rotation phénoménale grâce à un processus appelé accrétion. En absorbant la matière d'une étoile compagnon, le pulsar gagne en moment angulaire, accélérant sa rotation.
Ce mécanisme est similaire à celui d'une patineuse qui rapproche ses bras de son corps pour tourner plus vite. La matière transférée agit comme une force externe, augmentant la vitesse de rotation du pulsar.
Les pulsars millisecondes, capables de tourner des centaines de fois par seconde, sont le résultat ultime de ce processus. Ils représentent une phase avancée dans l'évolution des systèmes binaires, où l'interaction entre les deux étoiles joue un rôle clé.
Qu'est-ce qu'une phase d'enveloppe commune dans un système binaire ?
La phase d'enveloppe commune est une étape critique dans l'évolution de certains systèmes binaires. Elle se produit lorsque l'une des étoiles, souvent une géante rouge, englobe son compagnon dans ses couches externes.
Cette configuration conduit à un transfert de masse et d'énergie particulier, pouvant aboutir à la fusion des deux étoiles ou à l'éjection de l'enveloppe. Le résultat est un système binaire plus serré, comme celui observé avec PSR J1928+1815.
La compréhension de cette phase est essentielle pour expliquer la diversité des systèmes stellaires observés dans l'Univers. Elle illustre comment les interactions gravitationnelles peuvent profondément modifier le destin des étoiles.