Un pulsar est un petit, étoile filante - une boule géante de neutrons, laissés pour compte après la mort d'une étoile normale dans une explosion enflammée.

Avec un diamètre de seulement 30 km, l'étoile tourne jusqu'à des centaines de fois par seconde, en envoyant un faisceau d'ondes radio (et parfois d'autres rayonnements, comme les rayons X). Lorsque le faisceau est pointé dans notre direction et dans nos télescopes, nous voyons un pouls.

2017 marque le 50e anniversaire de la découverte des pulsars. À l'époque, nous en avons trouvé plus de 2, 600 pulsars (principalement dans la Voie lactée), et les a utilisés pour chasser les ondes gravitationnelles à basse fréquence, déterminer la structure de notre galaxie et tester la théorie de la relativité générale.

La découverte

Au milieu de 1967, quand des milliers de personnes profitaient de l'été de l'amour, un jeune doctorant de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni aidait à construire un télescope.

C'était une affaire de pôles et de fils – ce que les astronomes appellent un « réseau de dipôles ». Il couvrait un peu moins de deux hectares, la superficie de 57 courts de tennis.

En juillet, il a été construit. L'étudiant, Jocelyn Bell (maintenant Dame Jocelyn Bell Burnell), est devenu responsable de son exécution et de l'analyse des données qu'il a produites. Les données sont venues sous la forme d'enregistrements graphiques stylo sur papier, plus de 30 mètres d'entre eux chaque jour. Bell les a analysés à l'œil nu.

Ce qu'elle a trouvé - un peu de "scraff" sur les records du graphique - est entré dans l'histoire.

Comme la plupart des découvertes, cela s'est fait dans le temps. Mais il y a eu un tournant. Le 28 novembre, 1967, Bell et son superviseur, Antoine Hewish, ont pu capturer un "enregistrement rapide" - c'est-à-dire, un détail - de l'un des signaux étranges.

En cela, elle pouvait voir pour la première fois que la "scruff" était en fait un train d'impulsions espacées d'une seconde et tiers. Bell et Hewish avaient découvert des pulsars.

Mais ce n'était pas immédiatement évident pour eux. Suite à l'observation de Bell, ils ont travaillé pendant deux mois pour éliminer les explications banales des signaux.

Bell a également trouvé trois autres sources d'impulsions, ce qui a permis de scotch des explications un peu plus exotiques, comme l'idée que les signaux venaient de "petits hommes verts" dans les civilisations extraterrestres. L'article de découverte est paru dans Nature le 24 février 1968.

Plus tard, Bell a raté le match lorsque Hewish et son collègue Sir Martin Ryle ont reçu le prix Nobel de physique 1974.

Un pulsar sur 'l'ananas'

Le radiotélescope Parkes du CSIRO en Australie a fait sa première observation d'un pulsar en 1968, plus tard rendu célèbre en apparaissant (avec le télescope Parkes) sur le premier billet de 50 $ australien.

Cinquante ans plus tard, Parkes a trouvé plus de la moitié des pulsars connus. Le télescope Molonglo de l'Université de Sydney a également joué un rôle central, et ils restent tous les deux actifs dans la recherche et le chronométrage des pulsars aujourd'hui.

Internationalement, l'un des nouveaux instruments les plus excitants sur la scène est le télescope sphérique chinois à ouverture de cinq cents mètres, ou RAPIDE. FAST a récemment trouvé plusieurs nouveaux pulsars, confirmé par le télescope Parkes et une équipe d'astronomes du CSIRO travaillant avec leurs collègues chinois.

Pourquoi chercher des pulsars ?

Nous voulons comprendre ce que sont les pulsars, Comment ils travaillent, et comment ils s'intègrent dans la population générale des étoiles. Les cas extrêmes des pulsars – ceux qui sont super rapides, super lent, ou extrêmement massives – contribuent à limiter les modèles possibles de fonctionnement des pulsars, nous en dit plus sur la structure de la matière aux ultra-hautes densités. Pour trouver ces cas extrêmes, nous devons trouver beaucoup de pulsars.

Les pulsars orbitent souvent des étoiles compagnons dans les systèmes binaires, et la nature de ces compagnons nous aide à comprendre l'histoire de la formation des pulsars eux-mêmes. Nous avons bien avancé sur le « quoi » et le « comment » des pulsars, mais il reste encore des questions sans réponse.

En plus de comprendre les pulsars eux-mêmes, nous les utilisons aussi comme horloge. Par exemple, La synchronisation des pulsars est recherchée comme moyen de détecter le bruit de fond des ondes gravitationnelles à basse fréquence dans tout l'univers.

Les pulsars ont également été utilisés pour mesurer la structure de notre Galaxie, en regardant la façon dont leurs signaux sont modifiés lorsqu'ils voyagent à travers des régions plus denses de matière dans l'espace.

Les pulsars sont également l'un des meilleurs outils dont nous disposons pour tester la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Cette théorie a survécu 100 ans aux tests les plus sophistiqués que les astronomes aient pu lui faire subir. Mais cela ne cadre pas bien avec notre autre théorie la plus réussie sur le fonctionnement de l'univers, mécanique quantique, donc il doit y avoir un petit défaut quelque part. Les pulsars nous aident à essayer de comprendre ce problème.

Ce qui empêche les astronomes de pulsar de dormir la nuit (littéralement !), c'est l'espoir de trouver un pulsar en orbite autour d'un trou noir. C'est le système le plus extrême que l'on puisse imaginer pour tester la relativité générale.

Finalement, les pulsars ont des applications plus terre-à-terre. Nous les utilisons comme outil pédagogique dans notre programme PULSE@Parkes, dans lequel les élèves contrôlent le télescope Parkes sur Internet et l'utilisent pour observer des pulsars. Ce programme a atteint plus de 1, 700 étudiants, en Australie, Japon, Chine, Les Pays-Bas, Royaume-Uni et Afrique du Sud.

Les pulsars sont également prometteurs en tant que système de navigation pour guider les engins voyageant dans l'espace lointain. En 2016, la Chine a lancé un satellite, XPNAV-1, transportant un système de navigation qui utilise les signaux de rayons X périodiques de certains pulsars.

Les pulsars ont changé notre compréhension de l'univers, et leur véritable importance est toujours en cours.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.