Image infrarouge d'une étoile à neutrons (source à droite dans l'encadré) avec une émission infrarouge étendue obtenue à partir d'observations avec le télescope spatial Hubble. Le cercle bleu indique la position radiographique du pulsar (obtenue avec le télescope spatial à rayons X Chandra), la croix marque la position du pulsar dans l'UV-Optique (mesurée avec le télescope spatial Hubble). Crédit :Bettina Posselt, État de Pennsylvanie
Une émission infrarouge inhabituelle détectée par le télescope spatial Hubble à partir d'une étoile à neutrons voisine pourrait indiquer que le pulsar a des caractéristiques jamais vues auparavant. Le constat, par une équipe de chercheurs de Penn State, Université Sabanci en Turquie, et l'Université de l'Arizona, pourrait aider les astronomes à mieux comprendre l'évolution des étoiles à neutrons, les restes incroyablement denses d'étoiles massives après une supernova. Un article décrivant la recherche et deux explications possibles de la découverte inhabituelle paraît le 17 septembre 2018 dans le Journal d'astrophysique .
"Cette étoile à neutrons particulière appartient à un groupe de sept pulsars à rayons X à proximité - surnommés " les sept magnifiques " - qui sont plus chauds qu'ils ne devraient l'être compte tenu de leur âge et du réservoir d'énergie disponible fourni par la perte d'énergie de rotation, " a déclaré Bettina Posselt, professeur agrégé de recherche en astronomie et astrophysique à Penn State et auteur principal de l'article. "Nous avons observé une zone étendue d'émissions infrarouges autour de cette étoile à neutrons - nommée RX J08064-4123 - dont la taille totale se traduit par environ 200 unités astronomiques (ou 2,5 fois l'orbite de Pluton autour du Soleil) à la distance supposée de le pulsar."
C'est la première étoile à neutrons dans laquelle une émission étendue n'a été observée que dans l'infrarouge. Les chercheurs suggèrent deux possibilités qui pourraient expliquer l'émission infrarouge étendue observée par le télescope spatial Hubble. La première est qu'il y a un disque de matière - peut-être principalement de la poussière - entourant le pulsar.
"Une théorie est qu'il pourrait y avoir ce qu'on appelle un" disque de secours "de matériau qui s'est fusionné autour de l'étoile à neutrons après la supernova, " a déclaré Posselt. "Un tel disque serait composé de la matière de l'étoile massive progénitrice. Son interaction ultérieure avec l'étoile à neutrons aurait pu chauffer le pulsar et ralentir sa rotation. S'il est confirmé en tant que disque de secours de supernova, ce résultat pourrait changer notre compréhension générale de l'évolution des étoiles à neutrons."
Étoile à neutrons avec un disque circum-pulsar. Si elle est vue sous l'angle approprié, l'émission diffusée depuis la partie interne du disque pourrait produire l'émission infrarouge étendue observée par les astronomes autour de l'étoile à neutrons RX J0806,4-4123. Crédit :Nahks Tr'Ehnl, État de Pennsylvanie
La deuxième explication possible de l'émission infrarouge étendue de cette étoile à neutrons est une "nébuleuse du vent pulsar".
"Une nébuleuse du vent pulsar exigerait que l'étoile à neutrons présente un vent pulsar, " a déclaré Posselt. " Un vent pulsar peut être produit lorsque des particules sont accélérées dans le champ électrique qui est produit par la rotation rapide d'une étoile à neutrons avec un champ magnétique puissant. Comme l'étoile à neutrons traverse le milieu interstellaire à une vitesse supérieure à la vitesse du son, un choc peut se former là où le milieu interstellaire et le vent du pulsar interagissent. Les particules choquées émettraient alors une émission synchrotron, provoquant l'émission infrarouge étendue que nous voyons. Typiquement, les nébuleuses du vent pulsar sont vues dans les rayons X et une nébuleuse du vent pulsar uniquement infrarouge serait très inhabituelle et excitante."
Étoile à neutrons avec une nébuleuse de vent de pulsar produite par l'interaction du vent de pulsar et du milieu interstellaire venant en sens inverse. Une nébuleuse du vent pulsar pourrait expliquer l'émission infrarouge étendue observée par les astronomes autour de l'étoile à neutrons RX J08064-4123. Une telle nébuleuse de vent pulsar uniquement infrarouge est inhabituelle car elle implique une énergie plutôt faible des particules accélérées. Crédit :Nahks Tr'Ehnl, État de Pennsylvanie
Bien que les étoiles à neutrons soient généralement étudiées dans les émissions radio et à haute énergie, comme les rayons X, cette étude démontre que des informations nouvelles et intéressantes sur les étoiles à neutrons peuvent également être obtenues en les étudiant dans l'infrarouge. En utilisant le nouveau télescope spatial James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu en 2021, les astronomes pourront explorer davantage cet espace de découverte nouvellement ouvert dans l'infrarouge pour mieux comprendre l'évolution des étoiles à neutrons.
