Détection du plus brillant pulsar en dehors de notre galaxie
Des scientifiques ont détecté le pulsar le plus brillant jamais observé en dehors de la Voie lactée, révélant ainsi la véritable identité d’un lointain objet lumineux auparavant confondu avec une galaxie.
Image d’entête : représentation artistique du pulsar extragalactique récemment découvert, PSR J0523-7125, dans le Grand Nuage de Magellan. (ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav))
Les pulsars sont des étoiles à neutrons incroyablement denses qui émettent des faisceaux de rayonnement électromagnétique depuis leurs pôles.
En raison de la rotation rapide de ces objets, leurs émissions à haute énergie apparaissent comme de courtes impulsions périodiques lorsqu’on les observe depuis un autre endroit de l’espace, un peu comme un phare cosmique aperçu de loin par intermittence.
Depuis leur découverte dans les années 1960 par l’astrophysicienne britannique Jocelyn Bell, plus de 2 000 pulsars ont été détectés, mais la grande majorité de ces objets brillants et tourbillonnants sont situés dans notre propre galaxie.
Le pulsar récemment détecté, désigné PSR J0523-7125, représente la découverte beaucoup plus rare d’un pulsar extragalactique, situé bien au-delà des limites de la Voie lactée, en l’occurrence dans le Grand Nuage de Magellan.
PSR J0523-7125 a été découvert par des scientifiques utilisant le réseau de radiotélescopes ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) en Australie. Cette découverte a été rendue possible par la recherche dans le ciel d’émissions polarisées de pulsars, une technique que les chercheurs comparent à l’équivalent astronomique du port de lunettes de soleil polarisées.
Selon l’astrophysicien Yuanming Wang du CSIRO australien, candidat au doctorat à l’Université de Sydney, et premier auteur d’une nouvelle étude sur PSR J0523-7125 :
Ce fut une étonnante surprise. Je ne m’attendais pas à trouver un nouveau pulsar, et encore moins le plus brillant. Mais avec les nouveaux télescopes auxquels nous avons maintenant accès, comme ASKAP et ses lunettes de soleil, c’est vraiment possible.
Le champ de vision du radiotélescope MeerKAT sans « lunettes de soleil », avec le nouveau pulsar. (Yuanming Wang)
Le champ de vision du radiotélescope MeerKAT avec ses « lunettes de soleil », avec le pulsar récemment découvert. (Yuanming Wang)
Selon les chercheurs, PSR J0523-7125 est environ 10 fois plus lumineux que tous les autres pulsars extragalactiques observés précédemment. Alors pourquoi est-il passé inaperçu jusqu’à présent ? La réponse est liée à la manière dont les pulsars sont détectés. Traditionnellement, les procédures de recherche de pulsars recherchent des impulsions périodiques, c’est-à-dire l’effet de scintillement semblable à celui d’un phare lorsque le pulsar émet des rayonnements en courtes rafales observables.
Mais les astronomes doivent se tourner vers d’autres moyens pour détecter les pulsars plus insaisissables qui présentent une périodicité moins prévisible ou d’autres caractéristiques ambiguës dans leur lumière émise.
Selon les chercheurs dans leur nouvelle étude :
Les pulsars anormaux, tels que les systèmes binaires à courte période orbitale ou les objets fortement diffusés, sont plus difficiles à détecter.
Dans de tels cas, une solution potentielle consiste à rechercher des signes de lumière polarisée circulairement émise par les objets.
À ce jour, seuls quelques relevés astronomiques à grande échelle permettant de détecter les émissions de polarisation circulaire ont été effectués, dont l’un par le réseau ASKAP.
Dans le cadre d’un projet d’étude appelé VAST, les chercheurs ont filtré les données ASKAP à la recherche de sources variables et transitoires de phénomènes lumineux. Ils ont identifié PSR J0523-7125 comme étant un pulsar, confirmant la découverte par des observations de suivi du radiotélescope sud-africain MeerKAT et de l’observatoire de Parkes du CSIRO en Australie.
15 des 64 antennes du radiotélescope MeerKAT sous un ciel étoilé dans le Karoo, en Afrique du Sud. (SARAO)
Selon l’auteur principal et astrophysicienne Tara Murphy de l’Université de Sydney :
Nous devrions nous attendre à trouver d’autres pulsars en utilisant cette technique. C’est la première fois que nous sommes en mesure de rechercher la polarisation d’un pulsar de manière systématique et routinière.
Selon les chercheurs, PSR J0523-7125 dépasse les précédentes limites théoriques de luminosité pour les pulsars du Grand Nuage de Magellan, montrant que leur luminosité est comparable à celle des objets observés dans la Voie lactée.
Bien que les pulsars extragalactiques soient encore relativement rares, notre capacité à les découvrir, ainsi que d’autres types de pulsars difficiles à trouver par les méthodes traditionnelles, ne devrait que s’accroître à partir de maintenant, grâce à la disponibilité croissante des études à grande échelle et des futurs télescopes, tels que le projet Square Kilometre Array en cours de construction en Afrique du Sud.
Selon les chercheurs :
Avec les instruments améliorés de l’ère du Square Kilometre Array, les grands champs de vision instantanés et la grande sensibilité seront encore plus courants, ce qui conduira à la détection d’un grand nombre de sources radio à travers le ciel.
L’amélioration des radiotélescopes de la prochaine génération et le nombre croissant de relevés multi-longueurs d’onde à grande échelle apporteront de grandes quantités de données avec une grande sensibilité et une grande résolution, nous donnant une opportunité sans précédent d’identifier plus de pulsars (même pour les pulsars extragalactiques plus éloignés que les nuages de Magellan).
L’étude publiée dans The Astronomical Journal : Discovery of PSR J0523-7125 as a Circularly Polarized Variable Radio Source in the Large Magellanic Cloud et présentée sur le site du Sydney Institute for Astronomy : We’ve used a new technique to discover the brightest radio pulsar outside our own galaxy et sur le site du CSIRO : CSIRO telescope dons sunglasses to find brightest ever pulsar.