Amaris McCarver, stagiaire au NRL, a identifié un pulsar milliseconde dans Glimpse-CO1, démontrant l'utilité des pulsars comme chronométreurs naturels et aides à la navigation spatiale, mettant en valeur le rôle essentiel des étudiants stagiaires dans la recherche astronomique pionnière. Crédit : National Radio Astronomy Observatory/NRL/Texas Tech
Un stagiaire du laboratoire de recherche navale américain a découvert une milliseconde pulsar Les travaux de recherche, qui ont été menés en collaboration avec des observatoires nationaux, soulignent les contributions essentielles des étudiants stagiaires aux découvertes scientifiques de pointe.
Amaris McCarver, stagiaire de la division de télédétection du laboratoire de recherche navale américain (NRL), et une équipe d'astronomes ont découvert le premier pulsar milliseconde dans l'amas stellaire Glimpse-CO1 et ont récemment publié leurs résultats dans le Journal d'astrophysique.
Les pulsars sont des laboratoires naturels pour étudier le comportement de la matière sous des champs gravitationnels et magnétiques extrêmes – des conditions difficiles, voire impossibles à reproduire sur Terre.
Ils fonctionnent également comme des chronométreurs naturels. La synchronisation précise des impulsions observées à partir d'un réseau de pulsars offre un moyen de détecter ondes gravitationnelles se propageant à travers notre galaxie à partir de la fusion des trous noirs supermassifs résultant de collisions de galaxies. Certains pulsars ont été observés comme ayant une précision et une stabilité comparable à nos horloges atomiques les plus précises. Ces pulsars ont le potentiel d'établir une « GPS« système de navigation par satellite dans l’espace.
Une percée dans la recherche sur les pulsars
L'équipe de McCarver a utilisé des images du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) Low-band Ionosphere and Transient Experiment (VLITE) pour rechercher de nouveaux pulsars dans 97 amas stellaires.
« C’était passionnant de voir un projet spéculatif aboutir à un tel succès si tôt dans ma carrière », a déclaré McCarver. Sa nouvelle approche consistant à utiliser des images VLITE couplées à des images de plusieurs relevés radio à différentes fréquences a permis d’identifier plusieurs pulsars candidats, le candidat le plus puissant résidant dans un système connu sous le nom de GLIMPSE-C01.
« Ce type de découverte scientifique n’est possible que grâce à la collaboration entre le NRL et le National Radio Astronomy Observatory, qui a permis cette capacité continue à double fréquence sur le VLA », a déclaré Tracy E. Clarke, Ph.D., astronome à la division de télédétection du NRL. « Cette recherche montre comment nous pouvons utiliser des mesures de luminosité radio à différentes fréquences pour trouver efficacement de nouveaux pulsars, et que les relevés du ciel disponibles, combinés à la montagne de données du VLITE, signifient que ces mesures sont essentiellement toujours disponibles. Cela ouvre la porte à une nouvelle ère de recherches de pulsars hautement dispersés et hautement accélérés. »
Image VLITE 340 MHz de GLIMPSE-C01 du 27 février 2021. Le faisceau propre est représenté par une ellipse blanche dans le coin inférieur gauche et a des dimensions de 5,0 × 4,7 avec un angle de position de 52°. La croix indique la position centrale de GLIMPSE-C01. Le cercle blanc en pointillés indique le rayon du noyau de 36″. L'emplacement du candidat pulsar est indiqué par un cercle blanc plein. Une barre d'échelle indiquant une taille linéaire de 0,2 pc (12,5), en supposant une distance de GLIMPSE-C01 de 3,3 kpc, est affichée dans le coin inférieur droit. Crédit : National Radio Astronomy Observatory/NRL/Texas Tech
Identifier un pulsar milliseconde
La présence d'un pulsar milliseconde, appelé GLIMPSE-C01A, a été confirmée par le retraitement des données d'archives du télescope Robert C. Byrd Green Bank. Les pulsars millisecondes, comme GLIMPSE-C01A, naissent lors d'explosions de supernovae et sont alimentés par la consommation de matière provenant d'une étoile compagne.
« Les pulsars millisecondes, ou MSP, offrent une méthode prometteuse pour la navigation autonome des engins spatiaux depuis l'orbite terrestre basse jusqu'à l'espace interstellaire, indépendamment du contact avec le sol et de la disponibilité du GPS », a déclaré Emil Polisensky, Ph.D., astronome de la division de télédétection du NRL. « La confirmation d'un nouveau MSP identifié par Amaris met en évidence le potentiel passionnant de découverte des données VLITE du NRL et le rôle clé que jouent les étudiants stagiaires dans la recherche de pointe. »
Aspirations futures et soutien institutionnel
McCarver a reçu le prix de recherche Robert S. Hyer de la section texane de l'American Physical Society (APS). Le prix d'excellence en recherche lui a été remis lors de la réunion d'octobre de l'APS du Texas pour ses recherches d'été sur les pulsars millisecondes entreprises dans le cadre du programme de stages en entreprise de recherche navale (NREIP).
McCarver était l'une des 16 stagiaires de l'été 2023 de la branche Radio, Infrarouge, Capteurs optiques du NRL DC qui ont participé à des stages dans le cadre du programme d'apprentissage en ingénierie scientifique et du NREIP, du programme de stages en calcul haute performance dans les universités et les institutions minoritaires historiquement noires et du programme de stages pour les aspirants de marine de l'US Naval Academy. Elle obtiendra un diplôme en physique et en astronomie et prévoit de poursuivre ses études supérieures en astronomie.
Programme de recherche du NRL
La division de télédétection du NRL mène un programme de recherche fondamentale, scientifique et d'applications visant à développer de nouveaux concepts de capteurs et de systèmes d'imagerie pour les objets et les cibles sur la Terre, dans l'environnement proche de la Terre et dans l'espace lointain. La recherche, à la fois théorique et expérimentale, porte sur la découverte et la compréhension des principes et mécanismes physiques de base qui donnent lieu à l'émission de la cible et de l'arrière-plan, ainsi qu'à l'absorption et à l'émission par le milieu intermédiaire.
La recherche comprend des expériences théoriques, en laboratoire et sur le terrain conduisant à des systèmes terrestres, aéroportés ou spatiaux destinés à être utilisés dans des domaines tels que la télédétection, l'astrométrie, l'astrophysique, la surveillance, la guerre anti-sous-marine non acoustique et l'amélioration des systèmes de soutien météorologique pour la marine opérationnelle.
