En analysant les données du vaisseau spatial Fermi de la NASA et du télescope Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), une équipe internationale d'astronomes a étudié un pulsar milliseconde connu sous le nom de PSR J0218+4232. Résultats de l'étude, publié le 25 août sur arXiv.org, éclairer davantage l'émission de cette source.

Les pulsars sont fortement magnétisés, étoiles à neutrons en rotation émettant un faisceau de rayonnement électromagnétique. Les pulsars à rotation la plus rapide, avec des périodes de rotation inférieures à 30 millisecondes, sont connus sous le nom de pulsars millisecondes (MSP). Les astronomes supposent qu'ils se forment dans des systèmes binaires lorsque le composant initialement plus massif se transforme en une étoile à neutrons qui est ensuite tournée en raison de l'accrétion de matière de l'étoile secondaire.

A une distance d'environ 10, 270 années-lumière de la Terre, PSR J0218+4232 (ou J0218 en abrégé) est un MSP avec une période de rotation de 2,3 millisecondes. Il héberge une compagne naine blanche d'une masse d'environ 0,2 masse solaire, sur une orbite de deux jours. J0218 a un champ magnétique extrêmement fort au cylindre de lumière d'environ 100, 000 G. De plus, son âge caractéristique d'environ 500 millions d'années et sa puissance de spin-down d'environ 240 décillions d'erg/s, en font l'un des MSP les plus jeunes et les plus énergiques connus à ce jour.

Des études antérieures de J0218 ont suggéré qu'il pourrait être l'un des meilleurs candidats pour rechercher des émissions de rayons gamma à très haute énergie (VHE) (plus de 100 GeV). C'est pourquoi une équipe d'astronomes, dirigé par Pablo M. Saz Parkinson de l'Université de Californie à Santa Cruz, a décidé d'analyser les données d'observation de ce pulsar obtenues avec Fermi et MAGIC.

"Dans ce document, nous rapportons les résultats d'une analyse de 11,5 ans de données Fermi-LAT, avec ∼90 heures de données provenant de nouvelles observations stéréoscopiques MAGIC de J0218, collectés de novembre 2018 à novembre 2019, en utilisant le système Sum-Trigger-II à seuil de faible énergie, ", ont expliqué les chercheurs.

L'étude a trouvé des preuves d'émission pulsée de J0218 au-dessus de 25 GeV, mais aucune preuve d'émission au-dessus de 100 GeV (VHE) n'a été détectée. Les astronomes ont également recherché une émission possible au-dessus de 30 GeV dans les données de Fermi mais ont découvert que, malgré la présence de 10 événements au dessus de cette énergie, leur distribution en phase a donné une valeur p qui n'était pas significative.

Par ailleurs, les chercheurs ont modélisé le spectre à large bande de J0218 des rayons ultraviolets (UV) aux rayons gamma VHE à l'aide d'un modèle numérique de magnétosphère sans force pour le champ magnétique global, calculer les trajectoires individuelles des particules injectées à la surface de l'étoile à neutrons. Le modèle a été utilisé pour expliquer l'absence d'émission VHE de J0218.

Synthèse des résultats et modélisation théorique, les auteurs de l'article ont conclu qu'il sera très difficile de détecter l'émission VHE de J0218 en utilisant la génération actuelle de télescopes. Cela pourrait changer avec le Cherenkov Telescope Array (CTA) qui devrait être opérationnel en 2022.

"Le Cherenkov Telescope Array (CTA) devrait avoir une sensibilité nettement meilleure que MAGIC dans la gamme 10-100 GeV, et ce pulsars et d'autres seront donc des cibles privilégiées pour l'observation, " ont noté les astronomes.

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