Les astronomes étudiant les trous noirs sont tombés sur cette bizarrerie : une étoile morte s’éloignant de la supernova qui l’a engendrée, laissant une traînée d’émissions radio semblable à une comète. Un signe de mort violente pour l’étoile PSR J1914+1054g.
Baptisée PSR J1914+1054g, l’étoile n’est que la quatrième connue du genre : un pulsar radio filant à grande vitesse dans l’espace, pour lequel les astronomes ont observé non seulement le pulsar mais aussi sa traînée, connue sous le nom d’onde de choc d’arc, et le reste de supernova à partir duquel il a été lancé.
L’équipe de scientifiques, dirigée par l’astrophysicienne Sara Elisa Motta, de l’Observatoire astronomique de Brera, en Italie, et de l’Université d’Oxford, au Royaume-Uni, a baptisé la nébuleuse Mini Mouse.
Le passage d’un pulsar à grande vitesse. (Motta et al., arXiv, 2023)
Star est morte de mort violente
Oui, c’est un fait. La mort d’une étoile massive est une affaire assez violente. Lorsque le carburant s’épuise, la fusion qui fournit la pression externe qui maintient l’étoile contre la pression interne de la gravité s’arrête soudainement et les choses se compliquent.
L’étoile explose, crachant ses tripes partout alors que le noyau s’effondre sous l’effet de la gravité, formant une étoile à neutrons ultra-dense, d’une masse jusqu’à 2,16 fois celle du Soleil, compactée en une sphère d’à peine 20 kilomètres de diamètre.
Dans de nombreux cas, ces restes stellaires peuvent être trouvés assis dans la nébuleuse créée par leurs restes explosés. Mais si l’explosion d’une supernova est asymétrique, la répartition inégale de l’énergie peut pousser l’étoile à neutrons à traverser la galaxie à grande vitesse.
Image Hubble du pulsar du Crabe. (NASA/ESA ; J. Hester/ASU et M. Weisskopf/NASA/MSFC)
Cependant, pour obtenir un ensemble spécial comme la nébuleuse Mini Mouse, il doit y avoir certaines circonstances.
Premièrement, l’étoile à neutrons doit être un pulsar – une étoile qui tourne à grande vitesse, ainsi appelée parce qu’elle « pulse » comme un phare cosmique lorsque des faisceaux de rayonnement jaillissent de ses pôles, guidés et accélérés par de puissants champs magnétiques.
De tels champs magnétiques accélèrent également les particules chargées dans un vent furieux qui tourbillonne autour du pulsar, interagissant parfois avec le milieu interstellaire environnant pour générer une nébuleuse du vent pulsar.
Ensuite, si ce pulsar reçoit un coup de pied dans la naissance d’une supernova irrégulière, un arc de choc se formera dans le sens du déplacement, redirigeant et canalisant le vent du pulsar derrière le pulsar, comme la queue d’une comète. Ce phénomène est connu sous le nom de nébuleuse de choc à arc de pulsar, visible sous la forme d’une lueur lumineuse.
Pulsar J1914 tourne sur lui-même une fois toutes les 138,9 millisecondes
Motta et ses collègues utilisaient le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud pour étudier une étoile binaire appelée GRS 1915+105.
Composé d’un trou noir et d’une étoile normale, ils ont remarqué quelque chose de particulier à propos de cette étoile binaire : une tache de lumière à travers leur champ de vision qui ressemblait à une nébuleuse de pulsar à arc de choc découverte en 1987, appelée la souris.
Une recherche dans les données recueillies par l’étude FAST Galactic Plane Pulsar Snapshot (GPPS) a révélé un pulsar nouvellement découvert avec une période de rotation de 138 millisecondes qui semblait être positionné devant cet endroit. Les observations de suivi menées par l’équipe ont révélé que J1914 est placé exactement à la tête de la nébuleuse.
Les données radio de MeerKAT ont également révélé une faible forme circulaire loin derrière le pulsar et sa queue, avec une trajectoire qui semble pointer directement vers son centre. Cette forme a été identifiée par les chercheurs comme étant le vestige de la supernova qui a donné naissance au pulsar J1914.
La longueur de la queue, selon l’équipe, est d’environ 40 années-lumière, et le rayon du reste de la supernova est d’environ 43 années-lumière. Ils ont également déterminé qu’environ 82 000 ans s’étaient écoulés depuis la naissance du pulsar (c’est-à-dire que la supernova a eu lieu); se dirigeant vers le centre de la nébuleuse, cela place la vitesse de J1914 à une vitesse supersonique de 320 à 360 kilomètres par seconde.
C’est loin d’être l’étoile en fuite la plus rapide que nous ayons jamais vue, et ce n’est pas tout à fait suffisant pour atteindre la vitesse de fuite de la Voie lactée, mais c’est un clip assez impressionnant. Et, comme l’ont noté les chercheurs, seuls trois autres pulsars ont été identifiés avec les mêmes caractéristiques.
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