C’est un pulsar milliseconde… une étoile à neutrons en rotation rapide et il est sur le point d’arriver à la fin de sa phase de collecte de masse. Il a été occupé, tournant à des vitesses de rotation incroyablement élevées d'environ 1 à 10 millisecondes et tirant des rayons X. Maintenant, quelque chose est sur le point de se produire. Il va perdre beaucoup d'énergie et vieillir très rapidement.
L'astrophysicien Thomas Tauris de Argelander-Institut für Astronomie et Max-Planck-Institut für Radioastronomie a publié un article dans le numéro du 3 février de Science où il a montré à travers des équations numériques la racine de l'évolution stellaire et des couples d'accrétion. Dans ce modèle, les pulsars millisecondes dissipent environ la moitié de leur énergie de rotation pendant la dernière phase du processus de transfert de masse et juste avant qu'il ne se transforme en source radio. Les découvertes du Dr Tauris sont cohérentes avec les observations actuelles et ses conclusions expliquent également pourquoi un pulsar radio milliseconde semble avancé par rapport à ses étoiles compagnes. C'est peut-être la raison pour laquelle les pulsars inférieurs à la milliseconde n'existent pas du tout!
"Les pulsars à la milliseconde sont de vieilles étoiles à neutrons qui ont été tournées à des fréquences de rotation élevées via l'accumulation de masse d'une étoile compagnon binaire." dit le Dr Tauris. "Un enjeu important pour comprendre la physique de l'évolution précoce du spin des pulsars millisecondes est l'impact de l'expansion de la magnétosphère pendant les étapes terminales du processus de transfert de masse."
En puisant la masse et le moment angulaire d'une étoile hôte dans un système binaire, un pulsar milliseconde vit sa vie comme une vieille étoile à neutrons hautement magnétisée avec une fréquence de rotation extrême. Bien que nous puissions supposer qu'ils sont communs, il n'y a qu'environ 200 de ces types de pulsars connus pour exister dans les disques galactiques et les amas globulaires. Le premier de ces pulsars à la milliseconde a été découvert en 1982. Ce qui compte, ce sont ceux qui ont des vitesses de rotation comprises entre 1,4 et 10 millisecondes, mais le mystère résidait dans la raison pour laquelle ils ont des vitesses de rotation aussi rapides, leurs champs magnétiques puissants et leurs âges apparaissant étrangement. Par exemple, quand s'éteignent-ils? Qu'advient-il du taux de rotation lorsque l'étoile donneuse cesse de donner?
«Nous avons maintenant, pour la première fois, combiné des modèles numériques détaillés d'évolution stellaire avec des calculs du couple de freinage agissant sur le pulsar en rotation», explique Thomas Tauris, l'auteur de la présente étude. «Le résultat est que les pulsars millisecondes perdent environ la moitié de leur énergie de rotation dans la phase dite de découplage Roche-lobe. Cette phase décrit la fin du transfert de masse dans le système binaire. Par conséquent, les pulsars millisecondes radio-émetteurs devraient tourner légèrement plus lentement que leurs ancêtres, les pulsars millisecondes émettant des rayons X qui sont encore en train d'accréter du matériel de leur étoile donneuse. C'est exactement ce que les données d'observation semblent suggérer. En outre, ces nouvelles découvertes peuvent aider à expliquer pourquoi certains pulsars millisecondes semblent avoir des âges caractéristiques dépassant l'âge de l'Univers et peut-être pourquoi aucun pulsar radio sub-millisecondes n'existe.
Grâce à cette nouvelle étude, nous pouvons maintenant voir comment un pulsar en rotation pourrait éventuellement freiner un spin d'équilibre. À cet âge, le taux de transfert de masse ralentit et affecte le rayon magnétosphérique du pulsar. Ceci à son tour se dilate et force la matière entrante à agir comme une hélice. L'action amène alors le pulsar à ralentir sa rotation et - à son tour - à ralentir sa vitesse d'essorage.
«En fait, sans une solution au problème de« coupure », nous nous attendrions à ce que les pulsars ralentissent même pour atteindre des périodes de rotation de 50 à 100 millisecondes pendant la phase de découplage Roche-lobe», conclut Thomas Tauris. "Ce serait en contradiction claire avec les preuves observationnelles de l'existence de pulsars millisecondes."
Article d'origine Source: Communiqué de presse de Max-Planck-Institut für Radioastronomie>. Pour en savoir plus: Spin-Down of Radio Millisecond Pulsars at Genesis.
