L'astronomie est une science des extrêmes - la plus grande, la plus chaude et la plus massive. Aujourd'hui, l'astrophysicien Bryan Gaensler (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) et ses collègues ont annoncé qu'ils ont lié deux des extrêmes de l'astronomie, montrant que certaines des plus grandes étoiles du cosmos deviennent les aimants les plus puissants à leur mort.
«La source de ces objets magnétiques très puissants est un mystère depuis que le premier a été découvert en 1998. Maintenant, nous pensons avoir résolu ce mystère», explique Gaensler.
Les astronomes fondent leurs conclusions sur des données prises avec le radiotélescope Australia Telescope Compact Array et Parkes du CSIRO en Australie orientale.
Un magnétar est une sorte d'étoile à neutrons exotique - une boule de neutrons de la taille d'une ville créée lorsque le noyau d'une étoile massive s'effondre à la fin de sa vie. Un magnétar possède généralement un champ magnétique plus d'un quadrillion de fois (un suivi de 15 zéros) plus fort que le champ magnétique terrestre. Si un magnétar était situé à mi-chemin de la lune, il pourrait effacer les données de chaque carte de crédit sur terre.
Les magnétars crachent des salves de rayons X à haute énergie ou de rayons gamma. Les pulsars normaux émettent des faisceaux d'ondes radio de faible énergie. On ne connaît qu'une dizaine de magnétars, tandis que les astronomes ont trouvé plus de 1500 pulsars.
«Les pulsars radio et les magnétars se trouvent généralement dans les mêmes régions de la Voie lactée, dans des zones où les étoiles ont récemment explosé en supernovae», explique Gaensler. "La question a été: s'ils sont situés dans des endroits similaires et sont nés de manière similaire, alors pourquoi sont-ils si différents?"
Des recherches antérieures ont laissé entendre que la masse de l'étoile progénitrice d'origine pourrait être la clé. Des articles récents par Eikenberry et al (2004) et Figer et al (2005) ont suggéré cette connexion, basée sur la recherche de magnétars dans des amas d'étoiles massives.
«Les astronomes pensaient que des étoiles vraiment massives formaient des trous noirs à leur mort», explique le Dr Simon Johnston (CSIRO Australia Telescope National Facility). "Mais ces dernières années, nous avons réalisé que certaines de ces étoiles pouvaient former des pulsars, car elles suivaient un programme de perte de poids rapide avant d'exploser en supernovae."
Ces étoiles perdent beaucoup de masse en la soufflant dans des vents qui sont comme le vent solaire du soleil, mais beaucoup plus forts. Cette perte permettrait à une étoile très massive de former un pulsar à sa mort.
Pour tester cette idée, Gaensler et son équipe ont étudié un magnétar appelé 1E 1048.1-5937, situé à environ 9000 années-lumière dans la constellation de la Carina. Pour obtenir des indices sur l'étoile d'origine, ils ont étudié l'hydrogène gazeux qui entoure le magnétar, en utilisant les données recueillies par le radiotélescope Australia Telescope Compact Array du CSIRO et son radiotélescope Parkes de 64 m.
En analysant une carte de l'hydrogène neutre, l'équipe a localisé un trou frappant entourant le magnétar. "Les preuves indiquent que ce trou est une bulle creusée par le vent qui a coulé de l'étoile d'origine", explique Naomi McClure-Griffiths (CSIRO Australia Telescope National Facility), l'un des chercheurs qui a fait la carte. Les caractéristiques du trou indiquent que l'étoile progénitrice devait avoir environ 30 à 40 fois la masse du soleil.
Un autre indice de la différence pulsar / magnétar peut résider dans la vitesse à laquelle les étoiles à neutrons tournent lorsqu'elles se forment. Gaensler et son équipe suggèrent que les étoiles lourdes formeront des étoiles à neutrons tournant jusqu'à 500-1000 fois par seconde. Une telle rotation rapide devrait alimenter une dynamo et générer des champs magnétiques ultra puissants. Les étoiles à neutrons «normales» naissent en tournant à seulement 50-100 fois par seconde, empêchant la dynamo de fonctionner et les laissant avec un champ magnétique 1000 fois plus faible, explique Gaensler.
«Un magnétar subit une cure de jouvence cosmique extrême et se retrouve très différent de ses cousins radio-pulsar moins exotiques», dit-il.
Si les magnétars sont en effet nés d'étoiles massives, alors on peut prédire quel devrait être leur taux de natalité, comparé à celui des pulsars radio.
«Les magnétars sont les rares« tigres blancs »de l’astrophysique stellaire», explique Gaensler. «Nous estimons que le taux de natalité des magnétars ne sera que d'un dixième environ de celui des pulsars normaux. Étant donné que les magnétars sont également de courte durée, les dix que nous avons déjà découverts peuvent être presque tout ce qui existe. »
Le résultat de l'équipe sera publié dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal Letters.
Ce communiqué de presse est publié conjointement avec le Australia Telescope National Facility du CSIRO.
Basée à Cambridge, dans le Massachusetts, le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) est une collaboration conjointe entre le Smithsonian Astrophysical Observatory et le Harvard College Observatory. Les scientifiques du CfA, organisés en six divisions de recherche, étudient l'origine, l'évolution et le destin ultime de l'univers.
Source d'origine: Communiqué de presse de la CfA
