Un mystérieux signal provenant de notre galaxie pourrait être l’un des objets connus les plus rares

Un signal radio mystérieux et répétitif dans la Voie lactée qui a déconcerté les astronomes pourrait être un objet si rare qu’un seul autre a été provisoirement identifié.

Vue du ciel par le MWA ; l’objet est marqué d’une étoile blanche. (Dr Natasha Hurley-Walker/ICRAR/Curtin et l’équipe GLEAM)

Selon un article de l’astrophysicien Jonathan Katz de l’Université de Washington à St. Louis, téléchargé sur le serveur de préimpression arXiv, et qui doit encore faire l’objet d’un examen par les pairs, le signal nommé GLEAM-X J162759.5-523504.3 pourrait être un pulsar radio de naine blanche.

“Depuis les premiers jours de l’astronomie des pulsars, on a spéculé sur le fait qu’une naine blanche magnétique en rotation pourrait présenter une activité de type pulsar”, écrit Katz dans son article.

“Le transitoire radio périodique récemment découvert GLEAM-X J162759.5-523504.3 est un candidat pour le premier véritable pulsar de naine blanche. Il a une période de 18,18 minutes (1091 s) et ses impulsions montrent une émission basse fréquence (72-215 MHz) avec une température de brillance ∼ 1016 K impliquant une émission cohérente. Elle n’a pas de compagnon binaire avec lequel interagir. Il répond donc aux critères d’un pulsar classique, bien que sa période soit des centaines de fois plus longue que n’importe lequel des leurs.”

Lorsqu’une étoile meurt, il y a plusieurs issues possibles, une fois qu’elle a éjecté sa matière extérieure et son noyau, n’étant plus soutenue par la pression extérieure de la fusion, elle s’effondre sous l’effet de sa propre gravité.

Si l’étoile précurseur a une masse supérieure à environ 30 fois celle du Soleil, le noyau s’effondre en un trou noir.

Une étoile précurseur dont la masse est comprise entre 8 et 30 fois celle du Soleil donne naissance à une étoile à neutrons d’environ 20 kilomètres de diamètre et dont la masse peut atteindre 1,4 fois celle du Soleil.

Le noyau d’une étoile précurseur dont la masse est inférieure à huit fois celle du Soleil s’effondre en une naine blanche, dont la masse, jusqu’à 1,5 fois celle du Soleil, forme une boule dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de la Lune.

Les pulsars sont un sous-ensemble des étoiles à neutrons. Ils tournent à une vitesse folle et sont orientés de telle sorte que des faisceaux d’ondes radio lumineuses provenant des pôles magnétiques passent devant la Terre à chaque rotation – à l’échelle de la seconde ou de la milliseconde. (Voici ce que cela donne transcrit en audio).

Les scientifiques se sont demandés si un comportement similaire pouvait être observé chez les étoiles naines blanches, et en 2016, ils semblent s’en être rapprochés, avec une étoile appelée AR Scorpii. Enfermée dans un système binaire avec une étoile naine rouge, AR Scorpii clignote sur une échelle de temps de quelques minutes.

Cependant, comme le note Katz, son orbite binaire est plus proche que celle des pulsars d’étoiles à neutrons dans les systèmes binaires, et le signal périodique manque de cohérence. Cela signifie que les processus physiques qui produisent le signal pourraient être très différents de ceux des pulsars radio traditionnels.

Cela nous ramène à GLEAM-X J162759.5-523504.3, situé à environ 4 000 années-lumière de la Terre. De janvier à mars 2018, les données recueillies par le Murchison Widefield Array dans le désert australien ont montré qu’il pulsait de manière intense pendant environ 30 à 60 secondes, toutes les 18,18 minutes – l’un des objets les plus lumineux du ciel radio basse fréquence.

Il ne correspond au profil d’aucun objet astronomique connu, mais l’équipe de recherche qui l’a découvert pensait qu’il pouvait s’agir d’un objet hypothétique appelé magnétar à très longue période. Il s’agit d’une étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique extraordinairement puissant, mais l’explication ne tenait toujours pas.

“Personne ne s’attendait à en détecter directement un comme ça, car on ne s’attendait pas à ce qu’ils soient si brillants”, expliquait à l’époque l’astrophysicienne Natasha Hurley-Walker du nœud de l’Université Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) en Australie. “D’une certaine manière, il convertit l’énergie magnétique en ondes radio de manière beaucoup plus efficace que tout ce que nous avons vu auparavant.”

Un pulsar a été considéré comme une possibilité, mais il y a deux problèmes majeurs : le premier est cette longue période de rotation, et le second est que les impulsions étaient trop brillantes pour un pulsar d’étoile à neutrons. Selon Katz, ces deux problèmes sont résolus si l’objet est une naine blanche.

Si c’est le cas, ce serait la première naine blanche découverte qui partage la physique et le mécanisme de rayonnement des pulsars radio traditionnels. Cela signifie que GLEAM-X J162759.5-523504.3 pourrait être une cible prometteuse pour des observations optiques, bien que les naines blanches soient très peu lumineuses et que nous ne puissions pas capter de lumière visible à cette distance. Néanmoins, étant donné la possibilité, cela vaut la peine d’essayer.

Les astronomes pourraient également examiner d’autres naines blanches, pour voir si elles présentent les mêmes propriétés que GLEAM-X J162759.5-523504.3.

“Si elle était suffisamment brillante, les observations optiques pourraient également déterminer son champ magnétique, par spectroscopie ou polarimétrie”, a expliqué Katz.

“Les naines blanches à rotation rapide et fortement magnétisées seraient des cibles prometteuses pour des observations radio basse fréquence afin de déterminer si l’une d’entre elles est un pulsar de naine blanche.”

L’article a été téléchargé sur le serveur de préimpression arXiv.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche