L'astronomie peut être une entreprise délicate, en raison des distances importantes impliquées. Heureusement, les astronomes ont développé au fil des ans un certain nombre d'outils et de stratégies qui les aident à étudier plus en détail des objets éloignés. En plus des télescopes terrestres et spatiaux, il existe également la technique connue sous le nom de lentille gravitationnelle, où la gravité d'un objet intervenant est utilisée pour agrandir la lumière provenant d'un objet plus éloigné.
Récemment, une équipe d'astronomes canadiens a utilisé cette technique pour observer un pulsar à éclipses de millisecondes situé à environ 6500 années-lumière. Selon une étude réalisée par l'équipe, ils ont observé deux régions intenses de rayonnement autour d'une étoile (une naine brune) pour effectuer des observations sur l'autre étoile (un pulsar) - qui se sont avérées être les observations à la résolution la plus élevée de l'histoire astronomique.
L'étude, intitulée «Emission de pulsar amplifiée et résolue par lentille plasma dans un binaire à éclipses», a récemment paru dans la revue La nature. L'étude a été dirigée par Robert Main, doctorant en astronomie à l'Institut Dunlap d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Toronto, et comprenait des membres de l'Institut canadien d'astrophysique théorique, de l'Institut Périmètre de physique théorique et de l'Institut canadien de recherches avancées.
Le système qu'ils ont observé est connu sous le nom de «Black Widow Pulsar», un système binaire composé d'une naine brune et d'un pulsar milliseconde en orbite proche. En raison de leur proximité les uns des autres, les scientifiques ont déterminé que le pulsar siphonne activement le matériau de son compagnon nain brun et finira par le consommer. Découvert en 1988, le nom de «Black Widow» a depuis été appliqué à d'autres binaires similaires.
Les observations faites par l'équipe canadienne ont été rendues possibles grâce à la géométrie et aux caractéristiques rares du binaire - plus précisément, le «sillage» ou queue de gaz semblable à une comète qui s'étend de la naine brune au pulsar. Comme Robert Main, l'auteur principal du document, l'a expliqué dans un communiqué de presse du Dunlap Institute:
«Le gaz agit comme une loupe juste en face du pulsar. Nous regardons essentiellement le pulsar à travers une loupe naturelle qui nous permet périodiquement de voir les deux régions séparément. »
Comme tous les pulsars, la «Black Widow» est une étoile à neutrons à rotation rapide qui tourne à une vitesse de plus de 600 fois par seconde. En tournant, il émet des faisceaux de rayonnement à partir de ses deux points chauds polaires, qui ont un effet stroboscopique lorsqu'ils sont observés à distance. La naine brune, quant à elle, mesure environ un tiers du diamètre du Soleil, est située à environ deux millions de kilomètres du pulsar et l'orbite une fois toutes les 9 heures.
Parce qu'ils sont si proches les uns des autres, la naine brune est verrouillée par les marées au pulsar et est dynamitée par un fort rayonnement. Ce rayonnement intense chauffe un côté de la naine brune relativement froide à des températures d'environ 6000 ° C (10 832 ° F), la même température que notre Soleil. En raison du rayonnement et des gaz qui les traversent, les émissions provenant du pulsar interfèrent les unes avec les autres, ce qui les rend difficiles à étudier.
Cependant, les astronomes ont compris depuis longtemps que ces mêmes régions pouvaient être utilisées comme des «lentilles interstellaires» pouvant localiser des régions d'émission de pulsars, permettant ainsi leur étude. Dans le passé, les astronomes n'ont pu résoudre que marginalement les composants d'émission. Mais grâce aux efforts de Main et de ses collègues, ils ont pu observer deux éruptions de rayonnement intenses situées à 20 kilomètres l'une de l'autre.
En plus d'être une observation sans précédent à haute résolution, les résultats de cette étude pourraient donner un aperçu de la nature des phénomènes mystérieux connus sous le nom de Fast Radio Bursts (FRB). Comme l'explique Main:
«De nombreuses propriétés observées des FRB pourraient être expliquées si elles sont amplifiées par des lentilles plasma. Les propriétés des impulsions amplifiées que nous avons détectées dans notre étude montrent une similitude remarquable avec les salves du FRB répétitif, suggérant que le FRB répétitif peut être cristallisé par le plasma dans sa galaxie hôte. »
C'est une période passionnante pour les astronomes, où des instruments et des méthodes améliorés permettent non seulement des observations plus précises, mais fournissent également des données qui pourraient résoudre des mystères de longue date. Il semble que, tous les quelques jours, de nouvelles découvertes fascinantes se font!
