Les métamorphoses des pulsars X millisecondes

Un repérage effectué par le satellite INTEGRAL permet aux astrophysiciens de comprendre la nature complexe de corps stellaires très denses, mais de taille modeste

En mars 2013, les astronomes de l’Université de Genève ont observé, en direct, le premier pulsar radio se transformant en pulsar X. Ils ont eu recours à INTEGRAL, ce satellite de l’Agence spatiale européenne équipé d’un télescope à large champ de vision. Réalisée par un groupe international d’astronomes auquel sont rattachés Carlo Ferrigno, Enrico Bozzo et Lucia Pavan de l’UNIGE, la découverte a permis, au terme de dizaines d’années de recherche, de comprendre la nature des «pulsars X millisecondes».

Les «pulsars» sont des étoiles extrêmement denses et relativement petites (rayon d’environ 10 km), qui naissent consécutivement à l’explosion d’étoiles plus massives. A peine formés, ils sont repérables comme des sources radio, dont l’émission est pulsée du fait du mouvement de rotation des pulsars sur eux-mêmes. Car la rapidité de rotation d’un pulsar à sa naissance est si élevée que l’étoile peut tourner sur elle-même jusqu’à plusieurs milliers de fois par seconde. Avec le temps, 10 à 100 millions d’années, l’émission radio soustrait de l’énergie au pulsar et le ralentit. Lorsqu’il atteint un âge avancé, le pulsar n’effectue alors que peu de tours sur lui-même en quelques secondes.

Or, depuis 1982, des pulsars insolites ont été observés. Ceux-ci tournent sur eux-mêmes en seulement quelques millisecondes, vitesse de rotation comparable à celle d’un pulsar nouveau-né, mais leur âge est estimé à environ 100 millions d’années et plus.

RAJEUNIS, PUIS RECYCLES
Les astronomes suggèrent que ces vieux pulsars sont comme rajeunis par l’accrétion de matière: dotés d’une compagne stellaire, ils bénéficieraient d’une partie de sa matière. Son étoile en perd en effet, tandis que la chute de matière sur la surface du pulsar le réchauffe, de façon à ce qu’il émette un signal pulsé fait de rayons X autant que d’ondes radio. Ce transfert cause aussi une accélération du pulsar, qui peut donc se remettre à tourner sur lui-même à une vitesse proche de celle qu’il avait à sa naissance. Dans ce scénario, on utilise l’expression de «recyclage» du pulsar en pulsar X milliseconde.

Au cours des jours suivants la découverte de Carlo Ferrigno, Enrico Bozzo et Lucia Pavan, le pulsar s’est à nouveau transformé de pulsar X en pulsar radio, démontrant clairement l’association entre ces deux types d’objets et la validité du scénario du recyclage.

Avec cette détection, de nouvelles questions s’ouvrent pour les astronomes. Le tout a fait l’objet d’une publication dans la revue Nature.