Dans une nouvelle étude dirigée par Caltech, des chercheurs du campus et du Jet Propulsion Laboratory (JPL) ont analysé des impulsions d'ondes radio provenant d'un magnétar, un dense, étoile morte dotée d'un champ magnétique puissant, située près du trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée. La nouvelle recherche fournit des indices que des magnétars comme celui-ci, se trouvant à proximité d'un trou noir, pourrait peut-être être lié à la source de " sauts radio rapides, " ou FRB. Les FRB sont des explosions de haute énergie qui proviennent d'au-delà de notre galaxie mais dont la nature exacte est inconnue.

"Nos observations montrent qu'un magnétar radio peut émettre des impulsions avec bon nombre des mêmes caractéristiques que celles observées dans certains FRB, " déclare Aaron Pearlman, étudiant diplômé de Caltech, qui a présenté les résultats aujourd'hui lors de la 233e réunion de l'American Astronomical Society à Seattle. "D'autres astronomes ont également proposé que les magnétars proches des trous noirs pourraient être derrière les FRB, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces soupçons. »

L'équipe de recherche était dirigée par Walid Majid, associé invité à Caltech et chercheur principal au JPL, qui est géré par Caltech pour la NASA, et Tom Prince, le professeur Ira S. Bowen de physique à Caltech. L'équipe a examiné le magnétar nommé PSR J1745-2900, situé dans le centre galactique de la Voie Lactée, en utilisant la plus grande des antennes paraboliques Deep Space Network de la NASA en Australie. Le PSR J1745-2900 a été initialement repéré par le télescope à rayons X Swift de la NASA, et plus tard déterminé comme étant un magnétar par le NuSTAR (NuSTAR) du Nuclear Spectroscopic Telescope Array, en 2013.

"PSR J1745-2900 est un objet étonnant. C'est un magnétar fascinant, mais il a également été utilisé comme sonde des conditions à proximité du trou noir supermassif de la Voie lactée, " dit Fiona Harrison, le professeur Benjamin M. Rosen de physique à Caltech et le chercheur principal de NuSTAR. "Il est intéressant qu'il puisse y avoir un lien entre le PSR J1745-2900 et les FRB énigmatiques."

Les magnétars sont un sous-type rare d'un groupe d'objets appelés pulsars; pulsars, à son tour, appartiennent à une classe d'étoiles mortes en rotation appelées étoiles à neutrons. On pense que les magnétars sont de jeunes pulsars qui tournent plus lentement que les pulsars ordinaires et ont des champs magnétiques beaucoup plus puissants, ce qui suggère que peut-être tous les pulsars passent par une phase de type magnétar au cours de leur vie.

Le magnétar PSR J1745-2900 est le pulsar connu le plus proche du trou noir supermassif au centre de la galaxie, séparés par une distance de seulement 0,3 années-lumière, et c'est le seul pulsar connu pour être lié gravitationnellement au trou noir et à l'environnement qui l'entoure.

En plus de découvrir des similitudes entre le magnétar du centre galactique et les FRB, les chercheurs ont également glané de nouveaux détails sur les impulsions radio du magnétar. En utilisant l'une des plus grandes antennes radio du Deep Space Network, les scientifiques ont pu analyser les impulsions individuelles émises par l'étoile à chaque rotation, un exploit qui est très rare dans les études radio des pulsars. Ils ont constaté que certaines impulsions étaient étirées, ou élargi, par une plus grande quantité que prévu par rapport aux mesures précédentes du comportement d'impulsion moyen du magnétar. De plus, ce comportement variait d'une impulsion à l'autre.

"Nous voyons ces changements dans les composants individuels de chaque impulsion sur une échelle de temps très rapide. Ce comportement est très inhabituel pour un magnétar, " dit Pearlman. Les composants radio, note-t-il, sont séparés de seulement 30 millisecondes en moyenne.

Une théorie pour expliquer la variabilité du signal implique des amas de plasma se déplaçant à grande vitesse près du magnétar. D'autres scientifiques ont proposé que de tels amas pourraient exister mais, dans la nouvelle étude, les chercheurs proposent que le mouvement de ces touffes puisse être une cause possible de la variabilité du signal observée. Une autre théorie propose que la variabilité est intrinsèque au magnétar lui-même.

"La compréhension de cette variabilité du signal aidera dans les futures études des magnétars et des pulsars au centre de notre galaxie, " dit Pearlman.

À l'avenir, Pearlman et ses collègues espèrent utiliser l'antenne parabolique du Deep Space Network pour résoudre un autre mystère des pulsars :pourquoi y a-t-il si peu de pulsars près du centre galactique ? Leur objectif est de trouver un pulsar non magnétar près du trou noir du centre galactique.

"Trouver un pulsar stable dans un proche, orbite liée gravitationnellement avec le trou noir supermassif au centre galactique pourrait s'avérer être le Saint Graal pour tester les théories de la gravité, " dit Pearlman. " Si nous en trouvons un, nous pouvons faire toutes sortes de nouveautés, tests sans précédent de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein."

La nouvelle étude, intitulé "Pulse Morphology of the Galactic Center Magnetar PSR J1745-2900, " paru le 20 octobre, 2018, problème de Le Journal d'Astrophysique .