Cette vue d'artiste montre comment les explosions nucléaires sur une étoile à neutrons alimentent les jets décollant de ses régions polaires magnétiques. Au premier plan, au centre à droite, se trouve une boule blanche très brillante, représentant l'étoile à neutrons. Des filaments blancs/violets sortent de sa région polaire. La balle est entourée d'une plus grande sphère d'un blanc brumeux, la couronne, et plus loin d'un disque avec des bandes concentriques de différentes couleurs, allant du blanc dans le disque interne à l'orange au milieu et au rouge-magenta dans la région externe. Une bande orange relie la partie externe du disque à une grande section jaune-orange-rouge d'une sphère dans le coin supérieur gauche. Cela représente l'étoile compagnon de l'étoile à neutrons, qui alimente le disque autour du corps sphérique blanc brillant. Crédit : Danielle Futselaar et Nathalie Degenaar, Institut Anton Pannekoek, Université d'Amsterdam
Les astronomes ont réussi à mesurer pour la première fois la vitesse de jets se déplaçant rapidement dans l’espace, un facteur critique dans la formation des étoiles et la dispersion des éléments essentiels à la vie.
Les astronomes ont, pour la première fois, mesuré la vitesse de jets à grande vitesse dans l’espace, jouant un rôle central dans la formation des étoiles et la distribution des éléments essentiels à la vie.
Les jets de matière, expulsés par des étoiles considérées comme des « cannibales cosmiques », ont été mesurés pour se déplacer à plus d'un tiers de la vitesse de la lumière – grâce à une nouvelle expérience révolutionnaire publiée dans Nature.
L’étude apporte un nouvel éclairage sur ces processus violents, en utilisant intelligemment les explosions nucléaires incontrôlées à la surface des étoiles.
Co-auteur Jakob van den Eijnden, Warwick Prize Fellow au Département de physique, Université de Warwicka déclaré : « Les explosions se sont produites sur des étoiles à neutrons, qui sont incroyablement denses et connues pour leur énorme attraction gravitationnelle qui les fait avaler les gaz de leur environnement – une attraction gravitationnelle qui n’est surpassée que par les trous noirs.
Mécanisme détaillé de la formation du jet
« La matière, principalement de l’hydrogène provenant d’une étoile proche qui orbite autour, tourbillonne vers l’étoile effondrée, tombant comme de la neige sur sa surface. À mesure que de plus en plus de matériaux tombent, le champ gravitationnel les comprime jusqu'à ce qu'une explosion nucléaire incontrôlée soit déclenchée. Cette explosion impacte les jets, qui sont également projetés à partir du matériau entrant et éjectent des particules dans l'espace à très grande vitesse.
L'équipe a conçu un moyen de mesurer la vitesse et les propriétés des jets en comparant les signaux radiologiques et radioélectriques captés par l'Australia Telescope Compact Array (détenu et exploité par CSIROl'agence scientifique nationale australienne) et le Agence spatiale européenne(ESA) Satellite intégral.
Le co-auteur Thomas Russell, de l'Institut national d'astrophysique, INAF, Palerme, Italie, a déclaré : « Cela nous a donné une expérience parfaite. Nous avons eu une très brève impulsion de courte durée de matière supplémentaire qui est projetée dans le jet et que nous pouvons suivre à mesure qu'elle descend dans le jet pour connaître sa vitesse.
Cette animation artistique illustre comment les explosions nucléaires sur un étoile à neutrons alimenter les jets décollant de ses régions polaires magnétiques. Lorsqu'elle est en orbite avec une autre étoile, le champ gravitationnel intense de l'étoile à neutrons peut « aspirer » la matière du compagnon proche. Le matériau tourbillonne vers l’objet effondré, l’entoure, forme un disque et finit par plonger à la surface. La gravité qui s'écrase à la surface de l'étoile à neutrons comprime violemment la matière accumulée (constituée principalement d'hydrogène), provoquant une explosion nucléaire incontrôlable. Cela déclenche à son tour une intensification soudaine des jets et l’éjection de particules dans l’espace à très grande vitesse. Crédit : ESA – Agence spatiale européenne Remerciements : D. Futselaar et N. Degenaar, Université d'Amsterdam. Travaux réalisés par ATG Medialab sous contrat avec l'ESA
Défis et résultats de l'observation
Jakob van den Eijnden a ajouté : « Ces explosions se produisent toutes les deux heures, mais vous ne pouvez pas prédire exactement quand elles se produiront. Vous devez donc regarder les observations du télescope pendant longtemps et espérer capter quelques sursauts. En trois jours d’observations, nous avons vu 10 explosions et jets s’allumer.
Les jets ont parcouru environ 114 000 kilomètres par seconde, soit une vitesse incroyable de 35 à 40 % de la vitesse de la lumière.
C'était la première fois que les astronomes étaient capables d'anticiper et d'observer directement comment une certaine quantité de gaz était canalisée dans un jet et accélérée dans l'espace.
La co-auteure Nathalie Degenaar, de l'Université d'Amsterdam, aux Pays-Bas, a poursuivi : « Sur la base de données précédentes, nous pensions que l'explosion détruirait l'endroit où l'avion était lancé. Mais nous avons constaté exactement le contraire : une forte contribution au jet plutôt qu’une perturbation.
Les chercheurs pensent que la masse et la rotation des étoiles à neutrons et des trous noirs ont également un impact sur les jets.
Ayant maintenant montré que cette recherche est possible, cette étude constituera le modèle de futures expériences sur les étoiles à neutrons et leurs jets. Les jets peuvent également être produits par des événements cataclysmiques tels que des explosions de supernova et des sursauts gamma. Les nouveaux résultats auront une large applicabilité dans de nombreuses études du cosmos.
