Comme des anthropologues reconstituant l'arbre généalogique humain, les astronomes ont découvert qu'un "squelette" inadapté d'une étoile peut relier deux types différents de restes stellaires. L'objet mystérieux, appelé PSR J1119-6127, a été surpris en train de se comporter comme deux objets distincts - un pulsar radio et un magnétar - et pourrait être important pour comprendre leur évolution.

Un pulsar radio est un type d'étoile à neutrons - le reste extrêmement dense d'une étoile explosée - qui émet des ondes radio en impulsions prévisibles en raison de sa rotation rapide. Magnétars, par contre, sont des secoueurs :ils ont des violents, des explosions à haute énergie de rayons X et de rayons gamma, et leurs champs magnétiques sont les plus puissants connus dans l'univers.

"Cette étoile à neutrons porte deux chapeaux différents, " a déclaré Walid Majid, astrophysicien au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie. "Parfois c'est un pulsar. Parfois c'est un magnétar. Cet objet peut nous dire quelque chose sur le mécanisme sous-jacent des pulsars en général."

Depuis les années 1970, les scientifiques ont traité les pulsars et les magnétars comme deux populations distinctes d'objets. Mais au cours de la dernière décennie, des preuves ont émergé qu'il pourrait s'agir d'étapes dans l'évolution d'un seul objet. La nouvelle étude de Majid, combiné avec d'autres observations de l'objet, suggère que J1119 pourrait être dans un état de transition jamais vu auparavant entre le pulsar radio et le magnétar. L'étude a été publiée dans le numéro du 1er janvier de Lettres de revues astrophysiques , et a été présenté cette semaine à la réunion de l'American Astronomical Society à Grapevine, Texas.

"C'est le dernier maillon manquant de la chaîne qui relie les pulsars et les magnétars, " a déclaré Victoria Kaspi, astrophysicien à l'Université McGill à Montréal, Canada. "Il semble qu'il y ait une transition en douceur entre ces deux types de comportements d'étoiles à neutrons."

Lorsque cet objet mystérieux a été découvert en 2000, il semblait être un pulsar radio. C'était plutôt calme et prévisible jusqu'en juillet 2016, lorsque les observatoires spatiaux Fermi et Swift de la NASA ont observé deux sursauts de rayons X et 10 sursauts de lumière supplémentaires à des énergies plus faibles provenant de l'objet, comme le rapporte une étude du Lettres de revues astrophysiques dirigé par Ersin Gogus. Une étude supplémentaire de 2016 dans la même revue, dirigé par Robert Archibald, aussi regardé les deux sursauts de rayons X, intégrant les observations du télescope NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA. Cette étude a également suggéré que le pulsar se comportait de manière rebelle, comme un magnétar.

Lorsque les explosions se sont produites, Kaspi a envoyé avec enthousiasme un e-mail à l'astrophysicien Tom Prince du JPL/Caltech à Pasadena, lui dire que ce serait un bon objet à étudier depuis l'hémisphère sud. Prince, Majid et ses collègues ont utilisé le radiotélescope de 70 mètres du réseau Deep Space de la NASA à Canberra, Australie, le plus grand plat de l'hémisphère sud, pour voir ce qui se passait.

"Nous pensons que ces sursauts de rayons X se sont produits parce que l'énorme champ magnétique de l'objet s'est tordu pendant que l'objet tournait, " dit Majid.

La contrainte d'un champ magnétique de torsion est si grande qu'elle provoque la rupture de la croûte externe de l'étoile à neutrons, ce qui est analogue aux plaques tectoniques sur Terre provoquant des tremblements de terre. Cela provoque un changement brusque de rotation, appelé un "problème, " qui a été mesurée par NuSTAR.

Les étoiles à neutrons sont si denses qu'une cuillère à café pèse autant qu'une montagne. La croûte de l'étoile, environ 0,6 miles (1 kilomètre) d'épaisseur, avec une pression et une densité plus élevées à de plus grandes profondeurs, est un réseau riche en neutrons. On pense que cette étoile à neutrons particulière possède l'un des champs magnétiques les plus puissants parmi la population de pulsars connus :quelques milliers de milliards de fois plus fort que le champ magnétique du soleil.

Deux semaines après l'explosion de rayons X, Majid et ses collègues ont suivi les émissions de l'objet à des fréquences radio, qui sont beaucoup plus faibles en énergie que les rayons X. Les émissions radio ont connu de fortes augmentations et diminutions d'intensité, permettant aux scientifiques de quantifier l'évolution de l'émission. Les chercheurs ont utilisé un instrument, qu'ils appellent officieusement une "machine à pulsar, " qui a été récemment installé sur la même parabole DSN en Australie.

"Dans les 10 jours, quelque chose de complètement changé dans le pulsar, " a déclaré Majid. " Il avait recommencé à se comporter comme un pulsar radio normal. "

La question demeure :laquelle est venue en premier, le pulsar ou le magnétar ? Certains scientifiques soutiennent que des objets comme J1119 commencent comme des magnétars et cessent progressivement d'émettre des rayons X et des rayons gamma au fil du temps. Mais d'autres proposent la théorie inverse :que le pulsar radio vient en premier et, heures supplémentaires, son champ magnétique émerge des décombres de la supernova, puis les explosions de type magnétar commencent. Mais, tout comme les bébés deviennent des adultes et non l'inverse, il y a probablement un chemin unique pour ces objets à prendre.

Pour aider à résoudre ce mystère, tout comme les anthropologues étudient les restes des ancêtres humains à différentes étapes de l'histoire de l'évolution, les astronomes veulent trouver plus d'objets "chaînon manquant" comme J1119. Cet objet particulier s'est probablement formé à la suite d'une supernova 1, il y a 600 ans. La surveillance d'objets similaires peut permettre de savoir si ce phénomène est spécifique à J1119, ou si ce comportement est courant dans cette classe d'objets.

Les astronomes continuent également de surveiller J1119. Majid et ses collègues ont observé en décembre un éclaircissement marqué des émissions aux longueurs d'onde radio, dans un modèle cohérent avec d'autres magnétars.

"Nos observations récentes montrent que cet objet contient un peu de "l'ADN astrophysique" de deux familles différentes d'étoiles à neutrons, " Prince a déclaré. "Nous sommes impatients de trouver d'autres exemples de ce type d'objet de transition."