Lorsque les étoiles atteignent la fin de leur séquence principale, ils subissent un effondrement gravitationnel, éjectant leurs couches les plus externes dans une explosion de supernova. Ce qui reste après c'est un dense, noyau tournant principalement composé de neutrons (alias une étoile à neutrons), dont seulement 3000 sont connus pour exister dans la Voie Lactée. Un sous-ensemble encore plus rare d'étoiles à neutrons sont les magnétars, dont seulement deux douzaines sont connues dans notre galaxie.

Ces étoiles sont particulièrement mystérieuses, ayant des champs magnétiques extrêmement puissants qui sont presque assez puissants pour les déchirer. Et grâce à une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes internationaux, il semble que le mystère de ces étoiles n'ait fait que s'approfondir. En utilisant les données d'une série d'observatoires radio et à rayons X, l'équipe a observé l'année dernière un magnétar qui était en sommeil depuis environ trois ans, et se comporte maintenant un peu différemment.

L'étude, intitulé « Revival of the Magnetar PSR J1622-4950 : Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Rapide, Chandra, et NuSTAR, " récemment paru dans le Journal d'astrophysique . L'équipe était dirigée par le Dr Fernando Camilo – le scientifique en chef de l'Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO) – et comprenait plus de 200 membres de plusieurs universités et instituts de recherche du monde entier.

Les magnétars sont ainsi nommés parce que leurs champs magnétiques sont jusqu'à 1000 fois plus forts que ceux des étoiles à neutrons pulsantes ordinaires (alias pulsars). L'énergie associée à ces champs est si puissante qu'elle brise presque l'étoile, les rendant instables et présentant une grande variabilité en termes de propriétés physiques et d'émissions électromagnétiques.

Alors que tous les magnétars sont connus pour émettre des rayons X, seulement quatre ont été connus pour émettre des ondes radio. L'un d'eux est le PSR J1622-4950 - un magnétar situé à environ 30, 000 années-lumière de la Terre. Au début de 2015, ce magnétar avait été dans un état dormant. Mais comme l'équipe l'a indiqué dans son étude, les astronomes utilisant le radiotélescope CSIRO Parkes en Australie ont noté qu'il redevenait actif le 26 avril, 2017.

À l'époque, le magnétar émettait des impulsions radio lumineuses toutes les quatre secondes. Quelques jours plus tard, Parkes a été fermée dans le cadre d'une routine de maintenance planifiée d'un mois. A peu près au même moment, Le radiotélescope sud-africain MeerKAT a commencé à surveiller l'étoile, malgré le fait qu'il était encore en construction et que seulement 16 de ses 64 antennes paraboliques étaient disponibles. Le Dr Fernando Camilo décrit la découverte dans un récent communiqué de presse de SKA Afrique du Sud :

"[L]es observations MeerKAT se sont avérées essentielles pour donner un sens aux quelques photons de rayons X que nous avons capturés avec les télescopes en orbite de la NASA – pour la première fois, des impulsions de rayons X ont été détectées à partir de cette étoile, toutes les 4 secondes. Mettre ensemble, les observations rapportées aujourd'hui nous aident à développer une meilleure image du comportement de la matière dans des conditions physiques incroyablement extrêmes, complètement différent de tout ce qui peut être vécu sur Terre."

Après les premières observations faites par les observatoires Parkes et MeerKAT, des observations de suivi ont été effectuées à l'aide de l'observatoire spatial à rayons X XMM-Newton, Mission d'éclatement rapide des rayons gamma, l'observatoire de rayons X Chandra, et le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires (NuSTAR). Avec ces observations combinées, l'équipe a noté des choses très intéressantes à propos de ce magnétar.

Pour un, ils ont déterminé que la densité de flux radio du PSR J1622-4950, bien que variable, était environ 100 fois supérieure à ce qu'elle était pendant son état de dormance. En outre, le flux de rayons X était au moins 800 fois plus important un mois après la réactivation, mais a commencé à décliner de façon exponentielle au cours d'une période de 92 à 130 jours. Cependant, les observations radio ont noté quelque chose dans le comportement du magnétar qui était assez inattendu.

Alors que la géométrie globale déduite des émissions radio du PSR J1622-4950 correspondait à ce qui avait été déterminé plusieurs années auparavant, leurs observations ont indiqué que les émissions radio provenaient maintenant d'un endroit différent dans la magnétosphère. Cela indique surtout en quoi les émissions radio des magnétars pourraient différer des pulsars ordinaires.

Cette découverte a également validé l'observatoire MeerKAT en tant qu'instrument de recherche de classe mondiale. Cet observatoire fait partie du Square Kilometer Array (SKA), le projet de multi-radiotélescope qui construit le plus grand radiotélescope du monde en Australie, Nouvelle-Zélande, et l'Afrique du Sud. Pour sa part, MeerKAT utilise 64 antennes radio pour collecter des images radio de l'Univers afin d'aider les astronomes à comprendre comment les galaxies ont évolué au fil du temps.

Étant donné le volume considérable de données recueillies par ces télescopes, MeerKAT s'appuie à la fois sur une technologie de pointe et sur une équipe d'opérateurs hautement qualifiés. Comme Abbott l'a indiqué, "nous avons une équipe des ingénieurs et scientifiques les plus brillants d'Afrique du Sud et du monde qui travaillent sur le projet, parce que les problèmes que nous devons résoudre sont extrêmement difficiles, et attirer les meilleurs."

Pr Phil Diamond, le directeur général de l'organisation SKA qui dirige le développement du réseau kilométrique carré, a également été impressionné par la contribution de l'équipe MeerKAT. Comme il l'a déclaré dans un communiqué de presse du SKA :

"Bravo à mes collègues d'Afrique du Sud pour cette réalisation exceptionnelle. Construire de tels télescopes est extrêmement difficile, et cette publication montre que MeerKAT se prépare pour les affaires. As one of the SKA precursor telescopes, this bodes well for the SKA. MeerKAT will eventually be integrated into Phase 1 of SKA-mid telescope bringing the total dishes at our disposal to 197, creating the most powerful radio telescope on the planet."

When the SKA goes online, it will be one of the most powerful ground-based telescopes in the world and roughly 50 times more sensitive than any other radio instrument. Along with other next-generation ground-based and space-telescopes, the things it will reveal about our Universe and how it evolved over time are expected to be truly groundbreaking.