Des chercheurs surprennent la nature en train de "recycler" une étoile
Publié par Michel le 25/05/2009 à 00:00
Source et illustration: Communiqué de presse de l'Université McGill
Pour la première fois, des chercheurs ont observé une activité de renaissance cosmique unique: la transformation d'un pulsar ordinaire à rotation lente en un pulsar milliseconde super-rapide, bénéficiant d'une durée de vie prolongée presque jusqu'à l'infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus, « limité »), est un adjectif servant à qualifier quelque chose qui n'a pas de limite en nombre ou en taille.).


Un pulsar "lent" ordinaire se transforme en pulsar milliseconde à rotations rapides.
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La découverte a été réalisée pendant un vaste projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) d'étude des fréquences radio du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) par une équipe internationale d'astrophysiciens, à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) McGill de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...), l'Université de la Colombie-Britannique, l'Université de la Virginie-Occidentale, l'Observatoire de radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les...) national des États-Unis et plusieurs autres institutions des États-Unis, des Pays-Bas et de l'Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie de l'Océanie. En plus de l’île-continent du même nom, le pays...).

L'étude a été effectuée à l'aide du radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Ces ondes radio, bien que plus ou moins prédites par certains...) Robert C. Byrd de Green Bank, en Virginie-Occidentale, et couvrait près du tiers de la sphère céleste (La sphère céleste est une sphère imaginaire de rayons quelconques et dont le centre est occupé par la Terre. Ce concept astronomique, hérité de l'antiquité,...). Les résultats des travaux de l'équipe ont été publiés en ligne par le journal Science, le 21 mai.

La découverte a été réalisée par la candidate au doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et les...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...) Anne Archibald et son superviseur, la Pr Victoria Kaspi, du Groupe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) sur les pulsars de l'Université McGill. "L'étude a permis de découvrir un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de nouveaux pulsars, mais celui-ci est vraiment spécial. Il s'agit d'un pulsar très fraîchement "recyclé" qui sort tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) juste de l'usine de recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des...)", a déclaré madame Archibald. Les chercheurs mcgillois ont travaillé avec le professeur adjoint Ingrid Stairs, de l'Université de la Colombie-Britannique, et Scott Ransom, de l'Observatoire national de radioastronomie ainsi qu'avec d'autres chercheurs de la collaboration qui vise à effectuer davantage d'observations de ce pulsar inhabituel.

Les pulsars sont des étoiles à neutrons tournant rapidement sur elles-mêmes et émettant un puissant rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique et magnétique.), qui demeure après que des étoiles massives aient explosé pour devenir des supernovæ. Les pulsars émettent des faisceaux d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) radio qui balayent l'espace de façon circulaire, à la manière des phares, à mesure que l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) effectue sa rotation. La plupart tournent sur eux-mêmes relativement lentement, dix fois par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...) ou moins, et, habituellement, leurs champs magnétiques les font ralentir encore davantage au fil des millénaires. Les pulsars millisecondes, toutefois, effectuent des centaines de rotations par seconde.

"Nous savons que les pulsars ordinaires émettent habituellement un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) au sein du spectre des radiofréquences pendant une période variant de un à dix millions d'années, mais ils finissent par ralentir suffisamment pour s'éteindre", a expliqué le Pr Kaspi. "Toutefois, certains de ces vieux pulsars se "recyclent" en pulsars millisecondes. Ils finissent par tourner sur eux-mêmes extrêmement rapidement et peuvent ensuite émettre un rayonnement éternel. Comment la nature arrive-t-elle à adopter un comportement aussi vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette...)?"

On a longtemps émis la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) que les pulsars millisecondes étaient créés dans des systèmes binaires, quand la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) d'un des deux pulsars se trouve dans la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.) de son compagnon et augmente la vitesse (On distingue :) de rotation, mais le processus n'avait jamais été observé directement jusqu'à aujourd'hui.

"Imaginez une balle de tennis sur table dans une baignoire, quand vous retirez le bouchon du drain ( Drain est une commune française de Maine-et-Loire ; Drain est également un groupe de musique ; Le drain français est un outil du Drainage, technique utilisée en génie civil et en agriculture ; En...)", explique madame Archibald. "Toute l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) tourbillonne autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) de la balle et la fait soudainement tourner beaucoup plus vite que lorsqu'elle flottait simplement à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...)."

"Nous avons observé des systèmes qui subissent une mise en rotation parce que, quand la matière y tombe, les étoiles deviennent vraiment brillantes aux rayons X et sont faciles à voir", a-t-elle ajouté. "Mais nous n'avons jamais observé les pulsations radio de ces étoiles pendant le processus de mise en rotation. Nous avons enfin trouvé un véritable pulsar radio qui indique, hors de tout doute, qu'il a simplement été recyclé."

Le pulsar découvert par l'équipe de recherche a été observé de manière fortuite par un groupe indépendant de recherche optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) qui a constaté que de la matière tourbillonnait autour du pulsar, il y a environ une décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.), l'équivalent d'un clignement de l'œil en astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne...). Ce groupe a qualifié son observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) de troublante, sans soupçonner qu'elle permettrait de découvrir un véritable pulsar radio.

"En d'autres mots, pour la première fois, nous avons entrevu pendant un bref instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) une véritable usine de recyclage cosmique en action", a déclaré Ingrid Stairs, de l'Université de la Colombie-Britannique, qui s'est rendue à l'Observatoire national d'Australie et à l'Université de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) Swinburne cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). "Ce système nous fournit un laboratoire cosmique sans égal pour étudier comment les pulsars millisecondes évoluent et renaissent."

Parmi les autres collaborateurs principaux œuvrant à cette étude, on compte les professeurs Maura McLaughlin et Duncan Lorimer, de l'Université de Virginie-Occidentale, et Scott Ransom, de l'Observatoire national de radioastronomie. En plus du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des...) de Green Bank, les scientifiques ont utilisé, au cours de leur étude, le radiotélescope de Westerbork, aux Pays-Bas, le radiotélescope Arecibo de Puerto Rico et le radiotélescope de Parkes, en Australie.
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