La baie basse fréquence (LOFAR), un réseau de milliers d'antennes radio reliées, principalement situé aux Pays-Bas, a découvert deux nouveaux pulsars millisecondes en enquêtant sur des sources de rayons gamma jusque-là inconnues découvertes par le télescope spatial Fermi Gamma de la NASA. Pulsar J0952-0607, mis en évidence près du centre à droite, tourne 707 fois par seconde et se classe maintenant comme le deuxième pulsar le plus rapide connu. L'emplacement de la première découverte de pulsar milliseconde de LOFAR, J1552+5437, qui tourne 412 fois par seconde, est affiché en haut à gauche. L'émission radio des deux pulsars diminue rapidement à des fréquences radio plus élevées, ce qui les rend parfaitement adaptés pour LOFAR. Le haut de cette image composite montre une partie du ciel gamma vu par Fermi. En bas se trouve le "superterp" LOFAR près d'Exloo, les Pays-Bas, qui abrite les principales stations d'antenne de l'installation. Crédit :Collaboration NASA/DOE/Fermi LAT et ASTRON
En suivant les mystérieuses sources de haute énergie cartographiées par le télescope spatial Fermi Gamma de la NASA, le radiotélescope LOFAR (Low Frequency Array) basé aux Pays-Bas a identifié un pulsar tournant à plus de 42, 000 tours par minute, ce qui en fait le deuxième plus rapide connu.
Un pulsar est le noyau d'une étoile massive qui a explosé en supernova. Dans ce vestige stellaire, aussi appelée étoile à neutrons, la masse équivalente d'un demi-million de Terres est broyée en un magnétisé, balle tournante pas plus grosse que Washington, D.C. Le champ magnétique tournant alimente des faisceaux d'ondes radio, lumière visible, Rayons X et rayons gamma. Si un faisceau balaie la Terre, les astronomes observent des impulsions d'émission régulières et classent l'objet comme un pulsar.
"Environ un tiers des sources de rayons gamma trouvées par Fermi n'ont pas été détectées à d'autres longueurs d'onde, " dit Elisabeth Ferrare, membre de l'équipe de découverte du Goddard Space Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Beaucoup de ces sources non associées peuvent être des pulsars, mais nous avons souvent besoin d'un suivi des observatoires radio pour détecter les impulsions et le prouver. Il y a une réelle synergie entre les extrémités extrêmes du spectre électromagnétique pour les chasser."
Le nouvel objet, nommé PSR J0952-0607 - ou J0952 en abrégé - est classé comme un pulsar milliseconde et est situé entre 3, 200 et 5, 700 années-lumière dans la constellation des Sextans. Le pulsar contient environ 1,4 fois la masse du soleil et est mis en orbite toutes les 6,4 heures par une étoile compagne qui a été réduite à moins de 20 fois la masse de la planète Jupiter. Les scientifiques rapportent leurs découvertes dans un article publié dans le numéro du 10 septembre de The Lettres de revues astrophysiques et maintenant disponible en ligne.
À un moment donné de l'histoire de ce système, la matière a commencé à couler du compagnon et sur le pulsar, augmentant progressivement sa rotation à 707 rotations par seconde, ou plus de 42, 000 tr/min, et augmenter considérablement ses émissions. Finalement, le pulsar a commencé à évaporer son compagnon, et ce processus se poursuit aujourd'hui. En raison de leur similitude avec les araignées qui consomment leurs compagnons, les systèmes comme J0952 sont appelés pulsars de veuve noire ou de redback, en fonction de la quantité de l'étoile compagnon restante. La plupart des systèmes connus de ces types ont été trouvés en suivant des sources non associées de Fermi.
La découverte de LOFAR laisse également entrevoir le potentiel de trouver une nouvelle population de pulsars ultra-rapides.
"LOFAR a capté les impulsions de J0952 à des fréquences radio autour de 135 MHz, ce qui est environ 45 pour cent inférieur aux fréquences les plus basses des recherches radio conventionnelles, " a déclaré l'auteur principal Cees Bassa à l'Institut néerlandais de radioastronomie (ASTRON). "Nous avons constaté que J0952 a un spectre radio raide, ce qui signifie que ses impulsions radio s'estompent très rapidement à des fréquences plus élevées. Cela aurait été un défi de le trouver sans LOFAR."
Les théoriciens disent que les pulsars pourraient tourner aussi vite que 72, 000 tr/min avant de se briser, pourtant la rotation la plus rapide connue - par PSR J1748-2446ad, atteignant près de 43, 000 tr/min, soit seulement 60 pour cent du maximum théorique. Peut-être que les pulsars avec des périodes plus rapides ne peuvent tout simplement pas se former. Mais l'écart entre la théorie et l'observation peut aussi résulter de la difficulté à détecter les rotateurs les plus rapides.
"Il y a de plus en plus de preuves que les pulsars les plus rapides ont tendance à avoir les spectres les plus raides, " a déclaré le co-auteur Ziggy Pleunis, étudiante au doctorat à l'Université McGill à Montréal. Le premier pulsar milliseconde découvert avec LOFAR, qui a été trouvé par Pleunis, est J1552+5437, qui tourne à 25, 000 tr/min et présente également un spectre raide. "Comme les recherches LOFAR sont plus sensibles à ces pulsars radio à spectre raide, nous pouvons constater que des pulsars encore plus rapides le font, En réalité, existent et ont été manqués par des enquêtes à des fréquences plus élevées, " il expliqua.
Au cours de ses neuf années en orbite, Fermi a joué un rôle dans la découverte de plus de 100 pulsars, soit par détection directe d'impulsions gamma, soit par suivi radio de sources non associées.
LOFAR est un radiotélescope composé d'un réseau international de stations d'antennes conçues pour observer l'univers à des fréquences comprises entre 10 et 250 MHz. Exploité par ASTRON, le réseau comprend des stations aux Pays-Bas, Allemagne, Suède, la Grande-Bretagne., La France, Pologne et Irlande.
