Les pulsars tournent rapidement les étoiles à neutrons qui émettent des impulsions radio-radio et des faisceaux de rayonnement magnétique, qui peuvent parfois être détectés à partir de la Terre. Ces étoiles pulsantes sont des restes denses d'étoiles massives dont la vie s'est terminée par une explosion de supernova.
Certains astronomes ont récemment observé des régions d'émission de rayons gamma prolongée aux énergies Tera-Electron Volt (TEV) autour des pulsars d'âge moyen, qui ont entre 100 000 et 1 million d'années. Ces régions, appelées halos TEV, se sont révélées significativement plus grandes que les nébuleuses de vent de pulsar correspondantes (c'est-à-dire les nuages de particules chargées et de champs magnétiques générés par la rotation des étoiles neutrons et l'énergie magnétique).
Bien que la présence de halos TEV autour de certains pulsars d'âge moyen soit maintenant bien documentée, les processus conduisant à la formation de ces halos restent mal compris. De plus, la question de savoir si ces halos sont un événement commun ou rare n'a pas encore été répondu définitivement.
La collaboration HAWC, un grand groupe de chercheurs basée dans diverses universités du Mexique et des États-Unis, a récemment décidé de répondre à cette question, en analysant les données recueillies à l'observatoire de Cherenkov à haute altitude de Cherenkov (HAWC) au Mexique. Leurs résultats, publiés dans Lettres d'examen physiquesuggèrez que les halos TEV sont des caractéristiques universelles des pulsars d'âge moyen et pourraient donc être utilisés pour identifier les pulsars qui ne peuvent pas être détectés à l'aide d'instruments conçus pour ramasser des ondes radio ou des rayons gamma à faible énergie.
« Depuis 2017, lorsque les émissions étendues de la radiographie TEV gamma ont été détectées pour la première fois autour des gemminga et Monogem de Pulsars d'âge moyen, les scientifiques ont essayé de comprendre l'origine de ce phénomène », a déclaré à Issues.fr Sara Coutiño de León, co-auteur du journal.
« Une question centrale a été de savoir si les halos TEV sont des caractéristiques rares propres à quelques pulsars ou s'ils sont une caractéristique commune de beaucoup. Cette idée nous a inspirés à rechercher des halos TEV en utilisant des données de l'Observatoire Hawc. »
Dans le cadre de leur étude, De León et ses collaborateurs ont analysé une carte du ciel contenant des observations de rayons gamma à haute énergie recueillies sur une période de 2 300 jours à l'Observatoire de Hawc. L'Observatoire Hawc, situé sur les pentes du volcan Sierra Negra au Mexique, est spécialisé dans la détection de particules secondaires qui sont produites lorsque des rayons gamma à haute énergie provenant de l'espace atteignent l'atmosphère de la Terre.
« Nous nous sommes concentrés sur les pulsars d'âge moyen qui tombent dans le domaine de notre détecteur et avons examiné le profil de vraisemblance pour chacun, ce qui nous indique à quel point les données correspondent à la présence d'une émission de rayons gamma étendue », a expliqué De León. « En empilant ces profils – les additionnant essentiellement – nous pouvions évaluer s'il y avait un signal collectif. »
Dans l'ensemble, les résultats des analyses des chercheurs suggèrent que les halos de rayons gamma TEV sont une caractéristique commune des pulsars d'âge moyen, ce qui suggère que les halos TEV pourraient être utilisés pour détecter des pulsars qui ne peuvent pas être observés dans d'autres longueurs d'onde (c'est-à-dire en recherchant leurs signaux d'impulsion radio-ondes, en radiographie ou en données GEV). Cette idée pourrait être validée dans d'autres études et pourrait inspirer les efforts futurs visant à détecter et à étudier ces pulsars.
« Notre travail fournit des preuves soutenant l'idée que les halos TEV ne sont pas rares mais sont probablement une caractéristique commune des pulsars d'âge moyen », a ajouté De León. « Cela suggère que nous pourrions avoir besoin de revisiter et de réviser les modèles actuels de la façon dont les particules à énergie élevée voyagent à travers la voie lactée. Nous prévoyons maintenant de mener des études détaillées sur les halos TEV individuels. En faisant cela, nous visons à mieux comprendre comment les particules se propagent dans et autour de ces sources. »
