Chemin des pulsars sur environ 2,5 millions d'années. Crédit d'image: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF Cliquez pour agrandir
Une étoile à neutrons superdense et rapide a en quelque sorte obtenu un puissant «coup de pied» qui la propulse complètement hors de notre galaxie de la voie lactée dans l'immensité froide de l'espace intergalactique. Sa découverte surprend les astronomes qui ont utilisé le radiotélescope VLBA (Very Long Baseline Array) de la National Science Foundation pour mesurer directement la vitesse la plus rapide jamais trouvée dans une étoile à neutrons.
L'étoile à neutrons est le reste d'une étoile massive née dans la constellation du Cygne qui a explosé il y a environ deux millions et demi d'années dans une explosion titanesque connue sous le nom de supernova. Des mesures VLBA ultra-précises de sa distance et de son mouvement montrent qu'il est sur le point de quitter inévitablement notre Galaxy.
"Nous savons que les explosions de supernova peuvent donner un coup de pied à l'étoile à neutrons qui en résulte, mais la vitesse énorme de cet objet repousse les limites de notre compréhension actuelle", a déclaré Shami Chatterjee, de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) et du Harvard-Smithsonian. Centre d'astrophysique. «Cette découverte est très difficile à expliquer pour les derniers modèles d'effondrement de noyau de supernova», a-t-il ajouté.
Chatterjee et ses collègues ont utilisé le VLBA pour étudier le pulsar B1508 + 55, à environ 7700 années-lumière de la Terre. Grâce à la «vision» radio ultra-nette du VLBA à l'échelle du continent, ils ont pu mesurer avec précision à la fois la distance et la vitesse du pulsar, une étoile à neutrons en rotation émettant de puissants faisceaux d'ondes radio. Le tracé de son mouvement vers l'arrière indiquait un lieu de naissance parmi des groupes d'étoiles géantes de la constellation du Cygne - des étoiles si massives qu'elles explosent inévitablement en supernovae.
"Il s'agit de la première mesure directe de la vitesse d'une étoile à neutrons qui dépasse 1 000 kilomètres par seconde", a déclaré Walter Brisken, astronome NRAO. «La plupart des estimations antérieures des vitesses des étoiles à neutrons dépendaient de suppositions éclairées sur leurs distances. Avec celui-ci, nous avons une mesure précise et directe de la distance, afin que nous puissions mesurer la vitesse directement », a déclaré Brisken. Les mesures VLBA montrent le pulsar se déplaçant à près de 1100 kilomètres (plus de 670 miles) par seconde - environ 150 fois plus rapidement qu'une navette spatiale en orbite. À cette vitesse, il pourrait voyager de Londres à New York en cinq secondes.
Afin de mesurer la distance du pulsar, les astronomes ont dû détecter une "oscillation" dans sa position provoquée par le mouvement de la Terre autour du Soleil. Cette «oscillation» était à peu près la longueur d'une batte de baseball vue depuis la Lune. Ensuite, avec la distance déterminée, les scientifiques ont pu calculer la vitesse du pulsar en mesurant son mouvement dans le ciel.
"Le mouvement que nous avons mesuré avec le VLBA était à peu près égal à regarder un ballon de home run dans le Fenway Park de Boston depuis un siège sur la Lune", a expliqué Chatterjee. «Cependant, le pulsar a mis près de 22 mois pour montrer ce mouvement apparent. Le VLBA est le meilleur télescope possible pour suivre de si petits mouvements apparents. »
Le lieu de naissance présumé de l'étoile parmi les étoiles géantes de la constellation du Cygne se trouve dans le plan de la Voie lactée, une galaxie spirale. Les nouvelles observations VLBA indiquent que l’étoile à neutrons s’éloigne maintenant de l’avion de la Voie lactée avec suffisamment de vitesse pour la sortir complètement de la Galaxie. Depuis l'explosion de la supernova il y a près de 2 millions et demi d'années, le pulsar a traversé environ un tiers du ciel nocturne vu de la Terre.
"Nous pensons depuis un certain temps que les explosions de supernova peuvent donner un coup de pied à l'étoile à neutrons qui en résulte, mais les derniers modèles informatiques de ce processus n'ont pas produit de vitesses proches de ce que nous voyons dans cet objet", a déclaré Chatterjee. "Cela signifie que les modèles doivent être vérifiés, et éventuellement corrigés, pour tenir compte de nos observations", a-t-il déclaré.
"Il existe également d'autres processus qui peuvent être en mesure d'augmenter la vitesse produite par le coup de pied de supernova, mais nous devrons enquêter plus en profondeur pour tirer des conclusions définitives", a déclaré Wouter Vlemmings de l'Observatoire de la Banque Jodrell au Royaume-Uni et Université Cornell aux États-Unis
Les observations de B1508 + 55 faisaient partie d'un projet plus large d'utilisation du VLBA pour mesurer les distances et les mouvements de nombreux pulsars. «Il s'agit du premier résultat de ce projet à long terme, et c'est assez excitant de voir quelque chose d'aussi spectaculaire arriver si tôt», a déclaré Brisken. Les observations VLBA ont été faites à des fréquences radio comprises entre 1,4 et 1,7 GigaHertz.
Chatterjee, Vlemmings et Brisken ont travaillé avec Joseph Lazio du Naval Research Laboratory, James Cordes de l'Université Cornell, Miller Goss de NRAO, Stephen Thorsett de l'Université de Californie, Santa Cruz, Edward Fomalont de NRAO, Andrew Lyne et Michael Kramer, tous deux de Observatoire de Jodrell Bank. Les scientifiques ont présenté leurs résultats dans le numéro du 1er septembre des Astrophysical Journal Letters.
Le VLBA est un système de dix antennes de radiotélescope, chacune avec une antenne de 25 mètres (82 pieds) de diamètre et pesant 240 tonnes. De Mauna Kea sur la grande île d'Hawaï à Sainte-Croix dans les îles Vierges américaines, le VLBA s'étend sur plus de 5000 miles, offrant aux astronomes la vision la plus nette de n'importe quel télescope sur Terre ou dans l'espace.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Basée à Cambridge, dans le Massachusetts, le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) est une collaboration conjointe entre le Smithsonian Astrophysical Observatory et le Harvard College Observatory. Les scientifiques du CfA organisés en sept divisions de recherche étudient l'origine, l'évolution et le destin ultime de l'univers.
Source d'origine: Communiqué de presse de la CfA
