Conception d'artiste de la fusée de rayons gamma en expansion à partir de SGR 1806-20. Crédit d'image: NASA.Cliquez pour agrandir
Une gigantesque explosion sur une étoile à neutrons à mi-chemin à travers la galaxie de la Voie lactée, la plus grande explosion de ce type jamais enregistrée dans l'univers, devrait permettre aux astronomes pour la première fois de sonder l'intérieur de ces mystérieux objets stellaires.
Une équipe internationale d'astrophysiciens, examinant les données d'un satellite à rayons X de la NASA, le Rossi X-ray Timing Explorer, rapporte dans le numéro du 20 juillet d'Astrophysical Journal Letters que l'explosion a produit des vibrations à l'intérieur de l'étoile, comme une cloche qui sonne, qui a généré des fluctuations rapides du rayonnement X qu'il a émis dans l'espace. Ces impulsions de rayons X, émises au cours de chaque rotation de sept secondes par l'étoile à rotation rapide, contenaient les vibrations de fréquence des tremblements de terre massifs de l'étoile à neutrons.
Tout comme les géologues sondent l'intérieur de la Terre à partir des ondes sismiques produites par les tremblements de terre et les astronomes solaires étudient le soleil en utilisant des ondes de choc traversant le soleil, les fluctuations des rayons X découvertes à partir de cette explosion devraient fournir des informations critiques sur la structure interne des étoiles à neutrons.
"Cette explosion s'apparentait à frapper l'étoile à neutrons avec un gigantesque marteau, la faisant sonner comme une cloche," a déclaré Richard Rothschild, astrophysicien au Center for Astrophysics and Space Sciences de l'Université de Californie et l'un des auteurs du rapport de la revue. "Maintenant, la question est, que signifie la fréquence des oscillations de l'étoile à neutrons? Le ton produit par la sonnerie?"
Cela signifie-t-il que les étoiles à neutrons ne sont qu'un tas de neutrons emballés ensemble? Ou les étoiles à neutrons ont-elles des particules exotiques, comme des quarks, dans leurs centres comme le croient de nombreux scientifiques? Et comment la croûte d'une étoile à neutrons flotte-t-elle au-dessus de son noyau superfluide? C'est une rare opportunité pour les astrophysiciens d'étudier l'intérieur d'une étoile à neutrons, car nous avons enfin quelques données que les théoriciens peuvent mâcher. J'espère qu'ils pourront nous dire ce que tout cela signifie.
Les tremblements de terre les plus importants ont déchiré l'étoile à neutrons à une vitesse incroyable, faisant vibrer l'étoile à 94,5 cycles par seconde. ? C'est proche de la fréquence de la 22ème touche d'un piano, F sharp ,? a déclaré Tomaso Belloni, un membre italien de l'équipe qui a mesuré les signaux.
L'équipe internationale - dirigée par GianLuca Israel, Luigi Stella et Belloni de l'Institut national d'astrophysique d'Italie - a découvert les oscillations des données récupérées deux jours après Noël par le Rossi X-Ray Timing Explorer, un satellite conçu pour étudier les fluctuations X -émissions de rayonnements provenant de sources stellaires. Les oscillations particulières que les chercheurs ont trouvées ont commencé trois minutes après une explosion titanesque sur une étoile à neutrons qui, pendant seulement un dixième de seconde, a libéré plus d'énergie que le soleil n'en émet en 150 000 ans. Les oscillations ont ensuite progressivement reculé après environ 10 minutes.
Les étoiles à neutrons sont les noyaux de matière dense et en rotation rapide qui résultent de l'effondrement écrasant d'une étoile qui a épuisé tout son combustible nucléaire et a explosé dans un événement cataclysmique appelé supernova. L'effondrement est si écrasant que les électrons sont forcés dans le noyau atomique et se combinent avec les protons pour devenir des neutrons. La sphère de neutrons qui en résulte est si dense - emballant la masse du soleil dans une sphère de seulement 10 miles de diamètre - qu'une cuillerée de sa matière pèserait des milliards de tonnes sur Terre.
La plupart des millions d'étoiles à neutrons de notre galaxie de la Voie lactée produisent des champs magnétiques qui sont mille milliards de fois plus forts que ceux de la Terre. Mais les astrophysiciens ont découvert moins d'une douzaine d'étoiles à neutrons magnétiques ultra-élevés, appelées «magnétars». avec des champs magnétiques mille fois plus puissants, suffisamment puissants pour retirer les informations d'une carte de crédit à mi-chemin de la lune.
Ces champs magnétiques intenses sont suffisamment puissants pour boucler parfois la croûte des étoiles à neutrons, provoquant des «tremblements d'étoiles». qui entraînent la libération de rayons gamma, une forme de rayonnement plus énergétique que les rayons X. Quatre de ces magnétars sont connus pour faire exactement cela et sont appelés «répéteurs gamma doux». ou SGRS, par les astrophysiciens parce qu'ils s'embrasent au hasard et libèrent une série de brèves rafales de rayons gamma.
SGR 1806-20, la désignation officielle de l'étoile à neutrons qui a explosé et envoyé des rayons X à travers la galaxie le 27 décembre 2004 - produisant un flash plus brillant que tout ce qui a été détecté au-delà du système solaire - en fait partie. Le flash était si brillant qu'il a aveuglé tous les satellites à rayons X dans l'espace pendant un instant et illuminé la haute atmosphère de la Terre.
Les astrophysiciens soupçonnent que l'éclatement des rayons gamma et des rayons X de cette explosion inhabituellement importante pourrait provenir d'un champ magnétique très tordu entourant l'étoile à neutrons qui s'est soudainement cassé, créant un tremblement de fer titanesque sur l'étoile à neutrons.
«Le scénario était probablement analogue à une bande de caoutchouc torsadée qui s'est finalement cassée et a libéré une énorme quantité d'énergie,» dit Rothschild. "Avec cette libération d'énergie, le champ magnétique entourant le magnétar a vraisemblablement pu se détendre dans une configuration plus stable."
Le flash d'énergie du 27 décembre a été détecté par plusieurs autres satellites de la NASA et d'Europe et enregistré par des radiotélescopes du monde entier. Il a déjà fait l'objet de nombreux articles scientifiques publiés ces derniers mois.
«L'occurrence soudaine et surprenante de cette fusée géante, qui nous aidera à en savoir plus sur la nature des magnétars et la composition interne des étoiles à neutrons». a déclaré Rothschild, "souligne l'importance d'avoir des satellites et des télescopes avec la capacité d'enregistrer des phénomènes inhabituels et imprévisibles dans l'univers."
Les autres membres de l'équipe internationale étaient Pier Giorgio Casella, Simone Dall? Osso et Massimo Persic de l'Institut national italien d'astrophysique; Yoel Rephaeli de l'UCSD et de l'Université de Tel Aviv; Duane Gruber, anciennement de l'UCSD et maintenant à l'Eureka Scientific Corporation à Oakland, en Californie; et Nanda Rea de l'Institut national de recherche spatiale des Pays-Bas.
Source d'origine: Communiqué de presse UCSD
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