Pour la première fois, le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA a repéré un nouveau groupe de pulsars utilisant uniquement leurs émissions de rayons gamma, en l’absence de signaux radio transmis à la Terre. Les 16 nouveaux objets sont rapportés dans l'édition de cette semaine de Science Express, dans une étude basée à l'Université de Californie à Santa Cruz.
Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide, le noyau dense laissé après une explosion de supernova. La plupart des 1 800 pulsars connus ont été trouvés grâce à leurs émissions radio périodiques.
"Ce sont les premiers pulsars jamais détectés par les rayons gamma seuls, et nous en avons déjà trouvé 16", a déclaré le co-auteur Robert Johnson, physicien à l'UC Santa Cruz. "L'existence d'une grande population de pulsars radio-silencieux était suspectée avant cela, mais jusqu'au lancement de Fermi, un seul pulsar radio-silencieux était connu, et il a été détecté pour la première fois aux rayons X."
Sur les 16 pulsars de rayons gamma, 13 sont associés à des sources de rayons gamma non identifiées détectées précédemment par l'instrument EGRET sur l'Observatoire de rayons gamma de Compton. EGRET a détecté près de 300 sources ponctuelles de rayons gamma, mais n'a pas été en mesure de détecter les pulsations de ces sources, dont la plupart sont restées non identifiées, a déclaré Pablo Saz Parkinson, également chercheur postdoctoral SCIPP et auteur correspondant de l'article.
"Cela fait longtemps que l'on se demande ce qui pourrait alimenter ces sources non identifiées, et les nouveaux résultats de Fermi nous indiquent que beaucoup d'entre eux sont des pulsars", a déclaré Saz Parkinson. "Ces résultats nous donnent également des indices importants sur le mécanisme des émissions de pulsars."
Un pulsar émet des faisceaux d'ondes radio étroits à partir des pôles magnétiques de l'étoile à neutrons, et les faisceaux balayent comme un phare parce que les pôles magnétiques ne sont pas alignés avec l'axe de rotation de l'étoile. Si le faisceau radio manque la Terre, le pulsar ne peut pas être détecté par les radiotélescopes. La capacité de Fermi à détecter autant de pulsars de rayons gamma radio-silencieux indique que les rayons gamma sont émis dans un faisceau qui est plus large et plus semblable à un ventilateur que le faisceau radio.
L'équipe a identifié les pulsars de rayons gamma dans les données du télescope à grande surface de Fermi (LAT). Marcus Ziegler, chercheur postdoctoral à l'UC Santa Cruz et auteur correspondant de l'article, a déclaré que la détection des pulsations de rayons gamma à partir d'une source typique nécessite des semaines ou des mois de données du LAT.
"Du pulsar le plus faible que nous ayons étudié, le LAT ne voit que deux photons gamma par jour", a déclaré Ziegler.
Les champs magnétiques et électriques très intenses d'un pulsar accélèrent les particules chargées à presque la vitesse de la lumière, et ces particules sont finalement responsables des émissions de rayons gamma.
Parce que la rotation de l'étoile alimente les émissions, les pulsars isolés ralentissent à mesure qu'ils vieillissent et perdent de l'énergie. Mais une étoile compagnon binaire peut alimenter un pulsar en matériau et le faire tourner jusqu'à une vitesse de rotation de 100 à 1 000 fois par seconde. Ceux-ci sont appelés pulsars millisecondes, et les scientifiques de Fermi ont détecté des pulsations de rayons gamma à partir de huit pulsars millisecondes qui avaient été précédemment découverts à des longueurs d'onde radio. Ces résultats sont rapportés dans une deuxième étude également publiée dans l'édition du 2 juillet de Science Express.
«Fermi possède un pouvoir vraiment sans précédent pour découvrir et étudier les pulsars à rayons gamma», a déclaré Paul Ray du Naval Research Laboratory à Washington. "Depuis la disparition de l'Observatoire des rayons gamma de Compton il y a une décennie, nous nous sommes interrogés sur la nature des sources de rayons gamma non identifiées détectées dans notre galaxie. Ces études de Fermi lèvent le voile sur nombre d'entre elles. »
Légende de l'image principale: cette carte tout ciel montre les positions de 16 nouveaux pulsars (jaune) et de huit millisecondes (magenta) étudiés à l'aide du LAT de Fermi. Crédit: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration
Sources: Science et UC Santa Cruz, via Eurekalert.
