Une piste pour déterminer le sens de rotation des pulsars
Publié par Adrien le 17/09/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS
Des chercheurs du Laboratoire plasma et conversion d'énergie, du Laboratoire d'optique appliquée et leurs collègues américains ont identifié une nouvelle contribution, ignorée jusqu'à présent, aux propriétés de polarisation de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) émise par les pulsars. Cette découverte permettrait de déterminer le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi de...) de rotation de ces derniers et également de corriger de possibles erreurs dans les estimations des champs magnétiques présents dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...). Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.


L'information sur le sens de rotation des pulsars pourrait-être contenue dans le signal reçu sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...).
© Laplace

Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation. À l'image d'un phare, ils émettent un signal radiofréquence sous la forme de deux faisceaux qui peuvent voyager jusqu'à la Terre. En étudiant la propagation de ces 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...), les astrophysiciens peuvent estimer les propriétés du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques allant de 10 à 100 particules...). Cette méthode sert notamment à cartographier le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout point...) dans notre galaxie. Toutefois, certaines propriétés des pulsars demeurent méconnues.

Des chercheurs du Laboratoire plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui...) et conversion d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (Laplace, CNRS/INP Toulouse/ Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) Toulouse III Paul Sabatier), du Laboratoire d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) appliquée (LOA, CNRS/École Polytechnique/ENSTA Paris) et leurs collègues américains se sont intéressés à ce qui se passe près du pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la seconde,...), au niveau de sa magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ...). Celle-ci consiste en un plasma, c'est-à-dire un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de particules chargées, en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose...) avec le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique de 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.). En modélisant la propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue généralement deux catégories de...) dans ce plasma magnétisé, les chercheurs identifient une contribution supplémentaire à la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation est le fait d'appliquer une tension pour créer du...) du signal émis par un pulsar résultant de la rotation de la magnétosphère et ignorée jusqu'ici. La signature spécifique de cette contribution à basse fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...) (quelques dizaines de mégahertz) permettrait alors de déterminer le sens de rotation des pulsars. Par ailleurs, l'identification de cette nouvelle contribution devrait permettre de corriger de possibles erreurs commises lors de l'estimation du champ magnétique interstellaire à partir d'observations à plus haute fréquence.

Ces résultats ouvrent la porte à des études plus étendues 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...). Le développement de systèmes d'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...) basse fréquence devrait permettre de tester ces résultats et d'observer expérimentalement ce nouvel effet. Cela permettrait alors d'affiner notre compréhension des pulsars et de leur magnétosphère.

Références:
Determining the rotation direction in pulsars,
Renaud Gueroult, Yuan Shi, Jean-Marcel Rax & Nathaniel J. Fisch.
Nature Communications, 10, 3232 (2019)
DOI: 10.1038/s41467-019-11243-4
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