Alors, comment prenez-vous la température de l'un des objets les plus exotiques de l'Univers? Une étoile à neutrons (~ 1,35 à 2,1 masses solaires, mesurant seulement 24 km de diamètre) est le reste d'une supernova après la mort d'une grande étoile. Bien qu'elles ne soient pas assez massives pour devenir un trou noir, les étoiles à neutrons accumulent encore de la matière, tirant du gaz d'un partenaire binaire, subissant souvent des périodes prolongées de torchage.
Heureusement, nous pouvons observer des éruptions de rayons X (en utilisant des instruments tels que Chandra), mais ce n'est pas la torche elle-même qui peut révéler la température ou la structure d'une étoile à neutrons.
Lors de la conférence AAS de la semaine dernière, des détails sur les résultats d'une campagne d'observation des rayons X de MXB 1659-29, une source transitoire de rayons X quasi-persistante (c'est-à-dire une étoile à neutrons qui s'évasait pendant de longues périodes), ont révélé des perspectives fascinantes pour la physique des étoiles à neutrons, montrant qu'au fur et à mesure que la croûte d'une étoile à neutrons se refroidit, la composition de la croûte est révélée et la température de ces restes exotiques de supernova peut être mesurée…
Lors d'une poussée de fusées éclairantes, les étoiles à neutrons génèrent des rayons X. Ces sources de rayons X peuvent être mesurées et leur évolution suivie. Dans le cas du MXB 1659-29, Ed Cackett (Univ. Of Michigan) a utilisé les données de Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) de la NASA pour surveiller le refroidissement de la croûte d'étoiles à neutrons après une longue période de torchage des rayons X. Le MXB 1659-29 a brûlé pendant 2,5 ans jusqu'à ce qu'il s'éteigne en septembre 2001. Depuis lors, la source a été régulièrement observée pour mesurer la diminution exponentielle des émissions de rayons X.
Donc pourquoi est-ce important? Après une longue période de torchage des rayons X, la croûte d'une étoile à neutrons va chauffer. Cependant, on pense que le cœur de l'étoile à neutrons restera relativement frais. Lorsque l'étoile à neutrons cesse de brûler (comme l'accumulation de gaz, l'alimentation de la torche, s'arrête), la source de chauffage de la croûte est perdue. Pendant cette période de «quiescence» (pas de torchage), la diminution du flux de rayons X provenant de la croûte de l'étoile à neutrons en refroidissement révèle une énorme richesse d'informations sur les caractéristiques de l'étoile à neutrons.
Pendant la période de repos, les astronomes observeront les rayons X émis par la surface de l'étoile à neutrons (par opposition aux torches), afin que des mesures directes puissent être faites de l'étoile à neutrons. Dans sa présentation, Cackett a examiné comment le flux de rayons X du MXB 1659-29 a diminué de façon exponentielle, puis s'est stabilisé à un flux constant. Cela signifie que la croûte s'est refroidie rapidement après le torchage, atteignant finalement l'équilibre thermique avec le cœur de l'étoile à neutrons. Par conséquent, en utilisant cette méthode, la température du cœur de l'étoile à neutrons peut être déduite.
En incluant les données d'une autre étoile à neutrons transitoire des rayons X KS 1731-260, les vitesses de refroidissement observées pendant le début de la quiescence suggèrent que ces objets ont des réseaux crustaux bien ordonnés avec très peu d'impuretés. La diminution rapide de la température (de la torche à la quiescence) a mis environ 1,5 an pour atteindre l'équilibre thermique avec le cœur de l'étoile à neutrons. Des travaux supplémentaires seront désormais effectués à l'aide des données de Chandra afin de découvrir plus d'informations sur ces objets exotiques à rotation rapide.
Tout à coup, les étoiles à neutrons sont devenues un peu moins mystérieuses pour moi dans le discours de 10 minutes mardi dernier, j'adore les conférences…
Publications connexes:
- Observations de Chandra et Swift du transitoire d'étoile à neutrons quasi-persistant EXO 0748-676 en quiescence, Degenaar et al., 2008
- LA COURBE DE REFROIDISSEMENT DE LA CROÛTE DU NEUTRON STAR EN MXB 1659-29, Rudy Wijnands, 2004
