Le pulsar PSR J0002+6216 a été éjecté à une vitesse incroyable par une supernova
— Actualités du 2 avril 2019 —
Les supernovas et les pulsars sont liés car une supernova peut donner naissance à un pulsar. Quand certaines étoiles massives arrivent en fin de vie, leur équilibre hydrostatique est rompu. Les réactions thermonucléaires qui ont lieu en leur centre ne peuvent plus compenser l’énorme pression gravitationnelle. Le coeur de ces étoiles finit alors par s’effondrer en une fraction de seconde. L’onde de choc rebondit et expulse les couches externes de l’étoile. C’est ce phénomène qu’on appelle supernova à effondrement de coeur.
Toute la masse de l’étoile n’est pas vaporisée dans ces gigantesques explosions. Les supernovas donnent ainsi naissance à de nouveaux astres très denses qui résultent directement de l’effondrement gravitationnel. Ce sont des étoiles à neutrons et dans les cas les plus extrêmes ce sont des trous noirs. Les étoiles à neutrons émettent un rayonnement le long de leur axe magnétique. Comme elles sont en rotation rapide, ce rayonnement peut parfois balayer la Terre, ce qui donne l’impression que ces astres clignotent. C’est un phénomène qu’on appelle les pulsars.
Sur une photo qui regroupe des observations en lumière visible ou infrarouge et radio, la grosse bulle qui occupe le centre de la photo est un rémanent de supernova, et la traînée qui s’en échappe provient d’un pulsar appelé PSR J0002+6216. Il a été créé par la supernova. L’action se déroule à 6500 années-lumière de chez nous, dans la constellation de Cassiopée. PSR J0002+6216 a été découvert en 2017 et grâce à une initiative de sciences citoyenne appelée Einstein@Home. Cette initiative utilise les ordinateurs de gens à travers le monde pour analyser les données du télescope Fermi. Grâce aux données du télescope, une équipe scientifique a ensuite pu déterminer la vitesse d’expulsion du pulsar, qui est incroyable.
L’explosion de la supernova a propulsé PSR J0002+6216 à près de mille kilomètres par seconde. Pour se rendre compte des gigantesques énergies qui ont généré cette vitesse, il faut se rappeler que malgré sa petite taille, ce pulsar a une masse supérieure à celle du soleil. Les astronomes ne sont pas encore certains des mécanismes qui ont permis d’accélérer le pulsar à ce point. Peut-être qu’une asymétrie durant l’effondrement de l’étoile a donné naissance à une région dense qui a survécu assez longtemps pour servir de catapulte.
PSR J0002+6216 va maintenant tellement vite qu’il a dépassé le rémanent de la supernova. Il est en effet freiné par ses interactions avec le milieu interstellaire. Mais il en faudra plus pour ralentir vraiment ce véritable boulet de canon ultra-dense lancé à une fraction significative de la vitesse de la lumière. En seulement dix mille ans, PSR J0002+6216 a ainsi parcouru 53 années-lumière. Sa longue queue mesure à elle-seule 13 années-lumière. Elle est dûe aux ondes de choc que produit le pulsar en traversant le milieu interstellaire.
En continuant les observations en ondes radio et en rayons X, une équipe de scientifiques espère pouvoir percer le mystère de ce catapultage à grande vitesse. C’est l’occasion de trouver de précieux indices sur la physique complexe qui génrère l’effondrement du coeur d’une étoile. En attendant, PSR J0002+6216 est bien parti pour quitter la galaxie.
Les pulsars peuvent tourner jusqu’à 1500 tours par seconde
Au cours de leur vie, les pulsars ralentissent. Les plus jeunes pulsars peuvent être très rapides. Le record est pour le moment détenu par PSR J1748-2446ad qui effectue plus de 700 rotations par seconde. Cela signifie qu’au niveau de son équateur, le sol défile à un quart de la vitesse de la lumière. La limite théorique se situe probablement autour de 1500 tours par seconde. Au-delà de cette vitesse de rotation, une étoile à neutrons volerait en éclat. La vitesse de rotation de la plupart des pulsars ne fait que ralentir au cours de leur vie.
Mais lorsqu’ils sont en couple avec une étoile compagnon, ils peuvent accélérer en absorbant de la matière. Ils absorbent aussi du moment cinétique. C’est le cas du pulsar PSR J1748-2446ad. Pour accélérer autant en un temps si court, il dernier cannibalise probablement son étoile compagnon très rapidement grâce à ce mécanisme. Les pulsars qui avait une rotation très faible peuvent ainsi retrouver une seconde jeunesse quand ils croisent une étoile sur son passage.
Des planètes proches de pulsars pourraient en théorie accueillir la vie
Il peut y avoir des planètes autour des pulsars. La question de savoir si les planètes situées autour des pulsars peuvent accueillir la vie reste encore débattue, mais cela n’empêche pas d’émettre quelques hypothèses. L’année dernière, deux chercheurs européens ont publié une étude théorique sur les conditions nécessaires à une planète pour permettre la survie à proximité d’un pulsar. Pour eux, la vie serait possible sous certaines conditions.
Premièrement, la planète devrait être située à une grande distance de l’étoile à neutrons. Même si elle ne fait que quelques dizaines de kilomètres de diamètre, il faut qu’elle soit à au moins une unité astronomique. Même à cette distance, la planète devrait être massive pour retenir son atmosphère malgré l’énorme bombardement de radiations issues du pulsar. Et seules les super-terres pourraient prétendre conserver leur atmosphère, qui devrait être environ un million de fois plus dense que la notre. On serait alors dans des conditions globalement similaires aux grands fonds-marins de la Terre.
Notre galaxie contient probablement des centaines de milliers de pulsars et bien plus d’étoiles à neutrons. Peut-être que pour un de ces systèmes, les conditions nécessaires à l’émergence de la vie ont été réunies.
Image by Optical: NASA/HST/ASU/J. Hester et al. X-Ray: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al. [Public domain or Public domain], via Wikimedia Commons
Sources
