Pulsar établit un nouveau record énergétique

Le pulsar Vela, situé à 960 années-lumière de nous, émet des rayons gamma de très haute énergie. C’est ce que montrent les observations d’une équipe de recherche de l’observatoire HESS en Namibie. Un rayonnement d’une telle énergie n’a jamais été mesuré à partir d’un pulsar. Cela ne peut pas être expliqué avec les modèles précédents sur la façon dont le rayonnement gamma est produit dans les pulsars, selon les scientifiques de la revue « Nature Astronomy ».

Une fois qu’une grande étoile a épuisé son combustible central, elle explose en supernova. Mais cette explosion ne déchire pas l’étoile entière : elle éjecte seulement les couches externes dans l’espace. Selon sa masse, l’intérieur de l’étoile s’effondre en trou noir ou en étoile à neutrons. Certaines de ces étoiles à neutrons tournent rapidement et possèdent un champ magnétique puissant. Ils émettent alors un rayonnement très concentré le long de leur axe nord-sud. Mais comme l’axe du champ magnétique est incliné par rapport à l’axe de rotation de l’étoile, le faisceau balaie l’espace à la manière du cône lumineux d’un phare et frappe régulièrement la Terre. Là, des télescopes appropriés le détectent comme une impulsion de rayonnement récurrente – c’est pourquoi ces étoiles à neutrons sont appelées « pulsars ».

C’est également le cas du pulsar Vela : il tourne environ onze fois par seconde. Il émet à la fois des ondes radio et un rayonnement gamma de l’ordre du gigaélectron-volt – plus énergétiquement que le rayonnement de tous les autres pulsars. Les astronomes de la collaboration HESS ont désormais observé le pulsar plus longtemps qu’avant grâce à cinq télescopes dits Tcherenkov, spécialement conçus pour le rayonnement à haute énergie provenant de l’espace. Ils ont collecté le rayonnement gamma du pulsar pendant un total de 80 heures. Ils ont ainsi pu détecter des rayons gamma étonnamment très rares pouvant atteindre 20 téraélectrons volts. “C’est environ deux cents fois plus énergétique que tout le rayonnement précédemment mesuré par cet objet”, explique Christo Venter, membre de l’équipe de l’Université du Nord-Ouest en Afrique du Sud.

D’où vient le rayonnement à haute énergie ?

Selon les modèles actuels, le rayonnement gamma est provoqué par les puissants champs magnétiques du pulsar qui accélèrent et dévient les électrons. Les électrons se déplacent vers l’extérieur du pulsar jusqu’au bord de son champ magnétique. “Au cours de leur voyage vers l’extérieur, les électrons absorbent de l’énergie et la libèrent sous la forme du rayonnement observé”, explique Bronek Rudak, membre de l’équipe du Centre astronomique Nicolas Copernic en Pologne.

Mais pour atteindre des énergies aussi élevées, il faudrait que les électrons soient beaucoup plus fortement accélérés. Cela n’est pas compatible avec les modèles actuels. Les chercheurs pensent qu’il est concevable que des changements soudains dans le champ magnétique du pulsar accélèrent encore plus les électrons. Mais même ce scénario peut difficilement expliquer un tel rayonnement gamma à haute énergie. L’équipe de recherche espère donc résoudre ce mystère grâce à de futures observations d’autres pulsars de haute énergie dotés de télescopes gamma plus sensibles.