dimanche 23 février 2014

Le Pulsar Vagabond Ultra-Rapide

Les explosions de supernovae se passent parfois bizarrement. Comme on le sait, le résidu d'une supernova est d'une part une étoile à neutron (le plus souvent sous forme d'un pulsar) ou un trou noir (selon la masse de l'étoile initiale) et d'autre part des résidus de l'enveloppe de l'étoile, comportant de très nombreux éléments chimiques.
On s'imagine souvent une explosion brutale de l'étoile, fixe, s'effondrant sur elle-même et l'étoile résidu restant en place. Mais cette image est fausse... 
IGR J11014-6103 en trois longueurs d'ondes (rayons X, radio et optique)
X-ray: NASA/CXC/ISDC/L.Pavan et al,
Radio: CSIRO/ATNF/ATCA
Optical: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
Il se trouve que les explosions de supernovae, pour certaines raisons, peuvent être très asymétriques. Le résultat d'une telle explosion asymétrique est qu'une énorme quantité de mouvement est transférée à l'étoile résiduelle (pulsar ou trou noir), ce qui induit que le pulsar (ou le trou noir) est littéralement propulsé à très grande vitesse dans le vide interstellaire, loin de là où l'explosion a eu lieu.

Une équipe d'astrophysiciens Suisses et Allemands, menée par Lucia Pavan de l'Université de Genève, vient de découvrir exactement un tel cas impliquant un pulsar. Il s'agit du pulsar nommé IGR J11014-6103, qui se trouve dans notre galaxie. Ce pulsar est extrêmement particulier : non seulement il se déplace à une vitesse folle, comprise entre 4 et 8 millions de km/h (on peut se rappeler par comparaison la vitesse de notre soleil qui est de 800 000 km/h), mais en plus, il émet un jet de particules, une sorte de queue d'une longueur démesurée, le jet le plus long jamais observé. IGR J11014-6103 se trouve  environ à 60 années-lumière du lieu de l'explosion de la supernova qui eut lieu il y a 15000 ans, là où se trouvent toujours les résidus gazeux, et qui est situé dans la constellation de la Carène. Ce pulsar et sa traînée hors du commun ont pu être étudiés grâce au télescope à rayons X Chandra X-Ray Observatory de la NASA. 

Avec une vitesse pareille, c'est le pulsar en mouvement le plus rapide connu, et son jet s'étend sur une distance 10 fois plus grande que la distance séparant le soleil de l'étoile la plus proche de nous.... 
Vue d'artiste du télescope à rayons X Chandra (NASA)
IGR J11014-6103 produit également une sorte de cocon de particules de haute énergie qui se disperse derrière lui comme la queue d'une comète. Cette structure, qu'on appelle une nébuleuse de vent de pulsar (pulsar wind nebula) est vue pour la première fois par Chandra comme étant perpendiculaire au jet du pulsar.
La direction du mouvement du pulsar, qui signe donc son origine dans les résidus de la supernova, peut être vue directement grâce à la forme et à la direction de la nébuleuse de vent de pulsar. Les astrophysiciens qui signent cette étude dans Astronomy and Astrophysics se demandent bien pour quelle raison le jet pointe dans la direction perpendiculaire, ce qui semble tout à fait anormal.

Normalement, l'axe de rotation et les jets d'un pulsar pointent dans la même direction, celle du mouvement, ce qui n'est pas le cas ici. Les astrophysiciens ne parviennent pas à trouver une solution et évoquent déjà l'existence d'une physique un peu exotique qui doit apparaître lors de certains effondrements d'étoiles.

Une possibilité impliquerait une vitesse de rotation extrêmement rapide du cœur de fer de l'étoile qui a explosé, à des vitesses presque inconcevables pour un tel objet.
Quoi qu'il en soit, il semble bien que les jets de matière soient un élément très important dans le phénomène de l'explosion de la supernova. 
Le phénomène de supernova étant relativement courant, il apparaît également que de tels mouvements rapides d'étoiles à neutrons ou de trous noirs doivent être eux aussi assez fréquents. Par chance, les pulsars peuvent être aisément détectables, les trous noirs eux le sont moins.
Heureusement, la probabilité qu'un tel astre ultra-rapide fonce à notre rencontre est plus qu'infime, mais il est bon d'avoir conscience de l'existence de tels objets extrêmes.

Référence :
The long helical jet of the Lighthouse nebula, IGR J11014-6103
L. Pavan et al.
A&A 562, A122 (2014)

communiqué NASA/Chandra : http://chandra.si.edu/press/14_releases/press_021814.html