Intégral: l'origine de l'émission de haute énergie des pulsars

Grâce aux données de l'observatoire spatial de rayons gamma Integral de l'ESA, les scientifiques ont pu localiser l'endroit où les particules à proximité de l'étoile à neutrons en rotation dans la Nébuleuse du Crabe sont accélérées à d'immenses vitesses.


Les étoiles à neutrons en rotation, ou "pulsars", sont connues pour accélérer des particules à de très grandes vitesses, en général cent fois plus que les accélérateurs les plus puissants sur Terre, mais les scientifiques ont encore des incertitudes sur comment ces systèmes fonctionnent et où précisément les particules sont accélérées.

Un pas en avant dans cette compréhension est maintenant accompli grâce à une équipe de chercheurs du Royaume-Uni et d'Italie, dirigée par le professeur Tony Dean de l'Université de Southampton, qui a étudié la lumière polarisée de haute énergie émise par la Nébuleuse du Crabe - une des vues les plus spectaculaires dans l'espace lointain.

La Nébuleuse du Crabe est le résultat d'une explosion de supernova qui a été vue depuis la Terre le 04 Juillet 1054. L'explosion a laissé un pulsar avec une nébuleuse de particules émises autour de lui. Le pulsar contient la masse du Soleil contenu dans un volume d'environ 10 kilomètres de rayon, tournant très rapidement - environ 30 fois par seconde - produisant de ce fait des champs magnétiques très puissants et accélérant des particules.

En examinant le coeur du pulsar avec le spectromètre d'Integral (SPI), les chercheurs ont effectué une étude détaillée pour évaluer la polarisation - ou l'alignement - des vagues du rayonnement de grande énergie provenant du Crabe.

Ils ont utilisé des données de plus de 600 différentes observations de la nébuleuse, et ont vu que ce rayonnement polarisé est fortement aligné avec l'axe de rotation du pulsar. Ainsi ils ont conclu qu'une partie significative des électrons produisant du rayonnement de grande énergie doit provenir d'une structure fortement organisée située très proche du pulsar. La découverte permet aux chercheurs de rejeter d'autres théories qui localisent l'origine de ce rayonnement plus éloigné du pulsar.

Le professeur Tony Dean de l'Ecole de Physique et d'Astronomie de l'Université a commenté que la découverte d'un tel alignement - correspondant également avec la polarisation observée dans la bande visible - est vraiment remarquable. "Les résultats ont des implications claires sur de nombreux aspects d'accélérateurs de haute énergie tels que le Crabe," a-t-il ajouté.

"La détection du rayonnement polarisé dans l'espace est très compliquée et rare, elle exige une instrumentation dédiée et une analyse détaillée des données très complexes", note Chris Winkler, scientifique de projet Integral à l'ESA. "La capacité d'Integral de détecter le rayonnement gamma polarisé et, par conséquent, d'obtenir des résultats importants comme celui-ci, le confirme une fois de plus comme un observatoire de niveau mondial."