Un mystérieux pulsar envoie d’étranges émissions infrarouges très loin dans l’espace

Une étoile semble produire quelque chose qui n’a jamais été observé auparavant. Cette astre est un pulsar appelé RX J0806.4-4123. et il émet un rayonnement infrarouge, seulement infrarouge, à une très grande distance.

L’émission à longue distance des étoiles à neutrons n’est pas nouvelle. Mais le fait que le RX J0806.4-4123 soit la première étoile à n’émettre que de la lumière infrarouge pourrait signifier qu’elle pourrait avoir de nouvelles caractéristiques qui ne se retrouvent dans aucun autre pulsar.

Image d’entête : GIF illustrant une étoile à neutrons avec un disque circum-pulsaire. Si elle est vue sous l’angle approprié, l’émission diffusée par la partie interne du disque pourrait produire l’émission infrarouge étendue observée par les astronomes autour de l’étoile à neutrons RX J0806.4-4123. (Nahks Tr’Ehnl/ Université Penn State)

Selon l’astrophysicienne Bettina Posselt de l’université d’État de Pennsylvanie, États-Unis) :

Cette étoile à neutrons appartient à un groupe de 7 pulsars à rayons X, surnommés les  » Sept Magnifiques  » (Magnificent Seven), qui sont plus chaud qu’ils ne devraient l’être compte tenu de leur âge et du réservoir d’énergie disponible fournie par la perte d’énergie de rotation.

Nous avons observé une zone étendue d’émissions infrarouges autour de cette étoile à neutrons dont la taille totale se traduit par environ 200 unités astronomiques (soit 2,5 fois l’orbite de Pluton autour du Soleil) à la distance supposée du pulsar.

Un pulsar est un type d’étoile à neutrons, une étoile de masse élevée qui atteint la fin de son cycle de vie. Le noyau s’effondre, pressant les protons et les électrons en neutrons et en neutrinos.

Si l’étoile est en dessous d’environ 3 fois la masse de notre Soleil, les neutrons exercent une pression suffisante pour engendrer une étoile à neutrons, qui a aussi d’intenses champs magnétiques. (Si la masse est plus élevée, l’étoile s’effondre en un trou noir.) Ces étoiles à neutrons tournent incroyablement rapidement et, si elles sont orientées correctement, les faisceaux de rayonnement dirigés par le champ magnétique clignotent pendant leur rotation, comme un phare cosmique. C’est ce qui en fait un pulsar, une étoile à neutrons inclinée d’une certaine façon (mais cet angle est très utile aux astronomes).

On les observe aussi habituellement dans les rayons X et les émissions radio, car ce sont les longueurs d’onde dans lesquelles elles ont tendance à être les (émissions) plus fortes. Un signal infrarouge sans les autres longueurs d’onde est une bizarrerie.

Les chercheurs ont suggéré deux possibilités qui, selon eux, sont les plus susceptibles d’expliquer cette émission différente : un disque de matière autour du pulsar, ou un type particulier de nébuleuse.

Selon Posselt :

Selon une théorie, il pourrait y avoir ce qu’on appelle un  » disque de retombé  » (fallback disc) de matériau qui s’est réuni autour de l’étoile à neutrons après la supernova.

Un tel disque serait composé de matière de l’étoile massive progénitrice. Son interaction subséquente avec l’étoile à neutrons a pu chauffer le pulsar et ralentir sa rotation.

S’il est confirmé en tant que disque de repli de supernova, ce résultat pourrait changer notre compréhension générale de l’évolution des étoiles à neutrons.

L’autre explication est un type de nébuleuse appelée nébuleuse de vent de pulsar. On les trouve dans les restes de supernova lorsqu’un vent puissant d’un pulsar rejette le matériau laissé par l’explosion de l’étoile, creusant une cavité dans la nébuleuse. Les vents de pulsars sont formés par des particules accélérées dans les champs électriques des étoiles à neutrons qui ont des champs magnétiques puissants, selon Posselt qui ajoute :

Lorsque l’étoile à neutrons se déplace dans le milieu interstellaire à une vitesse supérieure à la vitesse du son, un choc peut se former là où le milieu interstellaire et le vent de pulsar interagissent. Les particules ainsi secouées émettraient alors un rayonnement synchrotron, ce qui provoquerait l’émission infrarouge prolongée que nous voyons.

Typiquement, les nébuleuses pulsars de vent sont visibles aux rayons X et une nébuleuse de vent pulsar à infrarouge seul serait très inhabituelle et passionnante.

GIF illustrant une étoile à neutrons avec une nébuleuse de vent de pulsar produite par l’interaction du vent pulsar et du milieu interstellaire en approche. Une nébuleuse de vent pulsar pourrait expliquer l’émission infrarouge étendue observée par les astronomes autour de l’étoile à neutrons RX J0806.4-4123. (Nahks Tr’Ehnl/ Université Penn State)

Malheureusement, nous devrons attendre un peu pour le savoir. Cette observation a été faite avec l’instrument dans le proche infrarouge du télescope spatial Hubble. Mais les principales capacités de Hubble se situent dans l’ultraviolet et les longueurs d’onde de la lumière visible.

Pour obtenir des analyses plus détaillées, nous devrons probablement attendre la mise en service du télescope spatial James Webb, qui prendra principalement des observations dans l’infrarouge. Il ne sera lancé qu’en 2021, à moins qu’il ne soit de nouveau retardé.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Discovery of Extended Infrared Emission around the Neutron Star RXJ0806.4–4123 et présentée sur le HubbleSite : Hubble Uncovers Never Before Seen Features Around a Neutron Star et de l’université PennState : The surprising environment of an enigmatic neutron star.