Découverte d’un pulsar "veuve noire" à seulement 3 000 années-lumière de la Terre
La découverte d’un pulsar à rotation rapide se nourrissant d’une étoile compagne proche à 3 000 années-lumière de la Terre constitue un type rare de système cannibale connu sous le nom de binaire à veuve noire.
Environ deux douzaines de binaires de type veuve noire sont actuellement connues dans la galaxie de la Voie lactée. Elles présentent généralement un pulsar, qui est le vestige d’une grosse étoile à neutrons en rotation ayant explosé en supernova, et qui vole la matière d’une étoile voisine. Au fur et à mesure que la matière s’accumule à la surface du pulsar, un torrent de rayons X et de rayons gamma se déchaîne, érodant et détruisant encore plus sa voisine.
Cette animation montre un pulsar veuve noire et sa compagne stellaire, vus depuis leur plan orbital. Un rayonnement puissant et le « vent » du pulsarn un flux de particules à haute, chauffent fortement la face opposée de la compagne, l’évaporant au fil du temps. (NASA’s Goddard Space Flight Center/ Cruz deWilde)
Le binaire veuve noire récemment découverte, appelée ZTF J1406+1222 (les chiffres renvoient à ses coordonnées dans le ciel), est le plus compacte connue. Le pulsar et sa compagne sont prisonniers d’une danse orbitale dont la période n’est que de 62 minutes. Le système compte également une troisième étoile dont l’orbite est très large et dure 10 000 ans.
Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT), dirigés par Kevin Burdge, ont découvert ZTF J1406+1222 dans les données recueillies par le Zwicky Transient Facility de l’observatoire Palomar en Californie. Lorsque la matière en accrétion tombe sur le pulsar, le moment angulaire supplémentaire qu’elle fournit fait tourner le pulsar à un tel point qu’il entre en rotation à des centaines de fois par seconde. Ces pulsars à rotation rapide sont appelés pulsars millisecondes.
Au fur et à mesure que le pulsar tourne, il libère des quantités croissantes de radiations qui chauffent le côté de l’étoile voisine faisant face au pulsar. L’équipe de Burdge a pensé que cela créerait une différence substantielle de luminosité entre les deux hémisphères de l’étoile compagne et que, lorsque cette dernière et le pulsar sont en orbite l’un autour de l’autre, nous verrions l’étoile s’éclairer et s’assombrir périodiquement, en observant d’abord sa face la plus brillante tournée vers le pulsar, puis sa face la plus froide.
Représentation d’un pulsar de veuve noire et de sa compagne stellaire. Les émissions de rayons gamma du pulsar ( en violet ) chauffent fortement le côté opposé de l’étoile ( en orange ). Le pulsar évapore progressivement sa compagne. ( NASA’s Goddard Space Flight Center/ Cruz deWilde)
Pour vérifier que cela fonctionne, l’équipe de Burdge a d’abord utilisé cette méthode pour identifier certains des binaires de type « veuve noire » déjà connues. Puis, après avoir passé au crible les données recueillies par le Zwicky Transient Facility, ils ont identifié un nouvel objet dont la luminosité varie d’un facteur 13 toutes les heures, et qui ne semble lié à aucun type d’étoile variable connu auparavant. Il s’agissait de ZTF J1406+1222, et une étude plus approfondie des données d’archives de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne a révélé la présence de la troisième étoile sur une large orbite.
Cependant, ZTF J1406+1222 ne semble pas être un binaire veuve noire typique, car aucun rayon X ou gamma n’a été détecté en provenance de celui-ci. La détection de ce rayonnement est nécessaire pour confirmer l’existence d’un pulsar accrétant de la matière. Par conséquent, le système n’est considéré que comme un candidat pour le moment.
Selon Burdge :
Tout semble indiquer qu’il s’agit d’un binaire à veine noire. Mais il y a quelques bizarreries à son sujet, il est donc possible qu’il s’agisse de quelque chose d’entièrement nouveau.
Les astronomes pensent que la plupart des binaires de type veuve noire se forment à l’intérieur d’amas globulaires, une concentration très dense d’étoiles. Si ces amas errent trop près du centre de notre Voie lactée, l’influence gravitationnelle du trou noir supermassif qui s’y trouve peuvent déchirer les amas et disperser leurs étoiles dans toute la galaxie.
Toujours selon Burdge :
C’est un scénario de naissance compliqué. Ce système flotte probablement autour de la Voie lactée depuis plus longtemps que le soleil n’existe.
L’étude publiée dans Nature : A 62-minute orbital period black widow binary in a wide hierarchical triple et présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : Astronomers discover a rare “black widow” binary, with the shortest orbit yet.