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Les pulsars sont des étoiles à neutrons qui tournent rapidement et génèrent des impulsions de rayonnement à intervalles réguliers. Ils possèdent de puissants champs magnétiques. Les particules sont poussées vers le bas le long de leurs pôles magnétiques par ces champs, ce qui donne lieu à deux puissants faisceaux provenant de chaque pôle.
L’université de Californie rapporte que « les pôles du champ magnétique ne sont pas parallèles à l’axe de rotation du pulsar. Les faisceaux de particules et la lumière qu’ils produisent sont balayés par la rotation du pulsar. »
Comment se forment les pulsars ?
« Les pulsars, comme les autres étoiles à neutrons, apparaissent lorsque des étoiles dont la masse est comprise entre quatre et huit fois celle du Soleil n’ont plus de combustible pour la fusion nucléaire », selon l’université de Penn State. Lorsque les éléments légers cessent de fusionner pour donner des éléments plus lourds, l’étoile massive cesse de produire l’énergie nécessaire pour contrer sa propre gravité. La vie en équilibre de l’étoile prend fin, et elle commence à se désagréger.
Lorsque l’étoile s’effondre, les couches extérieures sont rejetées dans une explosion de supernova. L’énorme noyau de fer de l’étoile a alors une masse comparable à celle du Soleil et peut-être jusqu’à 1,5 fois celle de notre étoile.
Comme l’effondrement a réuni les électrons et les protons, il en résulte une étoile à neutrons dont la masse est composée à 95 % de neutrons. Selon la NASA, la matière des étoiles à neutrons est si dense qu’une seule cuillère à café de cette matière pèserait 4 milliards de tonnes.
Qui a découvert les pulsars ?
Les radioastronomes de Cambridge à la recherche de quasars ont créé en 1967 un équipement capable de détecter des variations rapides et imprévisibles de la puissance des ondes radio et de conserver les données pour une analyse ultérieure.
Jocelyn Bell, une étudiante diplômée de 24 ans de New Hall travaillant sous la direction d’Antony Hewish au laboratoire Cavendish de Cambridge, a découvert des signaux inhabituels et très cohérents dans ces données. Il ne s’agit pas des signaux aléatoires que l’on pourrait attendre des quasars touchés par le vent solaire.
Ces signaux étaient si réguliers qu’on les a d’abord pris pour des activités humaines. Lorsqu’on a réalisé que ces signaux remarquablement réguliers devaient provenir de quelque part dans l’Univers, on a proposé qu’ils puissent être l’œuvre d’une présence extraterrestre intelligente.
C’est ainsi que la source de ces ondes a été surnommée avec humour « LGM1 » (Little Green Man 1). Bien sûr, Bell et Hewish ont continué à chercher et ont déterminé que la véritable source de l’émission était un pulsar dont la fréquence était de 1,3373 seconde. La nouvelle désignation de ce pulsar est PSR B1919+21.
Pourquoi les scientifiques étudient-ils les pulsars ?
Les pulsars sont des objets spatiaux fantastiques qui permettent aux scientifiques d’explorer un large éventail d’événements. La lumière d’un pulsar donne des informations sur ces objets et sur ce qui se passe en leur sein. Les pulsars, par exemple, renseignent les scientifiques sur la physique des étoiles à neutrons, les objets les plus denses de l’Univers (hormis ce qui se passe à l’intérieur d’un trou noir). Lorsqu’elle est soumise à une pression aussi élevée, la matière réagit d’une manière qu’aucun autre milieu dans l’Univers n’a jamais connue auparavant.
En raison de la netteté de leurs signaux, certains pulsars peuvent également être très précieux. De nombreux pulsars connus clignotent avec une telle régularité qu’ils sont considérés comme les horloges naturelles les plus précises de l’Univers. Ainsi, les scientifiques peuvent surveiller les changements dans le taux de scintillement d’un pulsar. Ces changements pourraient indiquer que quelque chose se passe dans l’espace voisin.
Les scientifiques ont utilisé cette technologie pour détecter la présence de planètes extraterrestres en orbite autour de ces énormes objets. En fait, la première planète identifiée au-delà de notre Système solaire était en orbite autour d’un pulsar. Les pulsars ont été utilisés pour tester certains aspects de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, comme la force universelle de gravité.
Pourquoi les pulsars ralentissent-ils ?
En vieillissant, tous les pulsars ralentissent progressivement. Le champ magnétique et la rotation d’un pulsar travaillent ensemble pour alimenter son rayonnement. En conséquence, un pulsar qui ralentit perd de l’énergie et finit par cesser de produire des faisceaux (ou du moins d’en émettre suffisamment pour que les télescopes puissent les détecter). Ces pulsars peuvent vivre pendant des dizaines de millions d’années avant de ralentir et de disparaître.
Cependant, si le pulsar est proche d’une étoile voisine, il peut être régénéré en absorbant la matière et l’énergie de cette dernière. Cela entraîne un mouvement de rotation des centaines de fois par seconde, formant ainsi un pulsar milliseconde qui ranimera le pulsar autrefois mort.
Ce processus peut se produire à tout moment de la vie d’un pulsar. Cela signifie que le taux de rotation d’un pulsar « mourant » peut augmenter pendant des centaines ou des millions d’années. Les pulsars ont une espérance de vie d’environ 10 millions d’années. Lorsqu’un pulsar atteint une masse suffisamment importante (environ 30 masses solaires), il est plus susceptible de s’effondrer et de générer un trou noir.