Après plus de deux décennies, une équipe de recherche internationale a identifié une mystérieuse source galactique de rayons gamma :une étoile à neutrons lourde avec un compagnon de très faible masse en orbite.

En utilisant de nouvelles méthodes d'analyse de données s'exécutant sur environ 10, 000 cartes graphiques dans le projet de science citoyenne distribuée, Einstein@Home, l'équipe a identifié l'étoile à neutrons par ses rayons gamma pulsés régulièrement dans une recherche approfondie de données du satellite Fermi de la NASA. Étonnamment, l'étoile à neutrons est totalement invisible dans les ondes radio. Le système binaire a été caractérisé par une campagne d'observation à travers le spectre électromagnétique, et bat plusieurs records.

L'étoile à neutrons tourne également autour de son propre axe à plus de 30, 000 tr/min, ce qui en fait l'une des rotations les plus rapides. À la fois, son champ magnétique, généralement extrêmement fort dans les étoiles à neutrons, est exceptionnellement faible.

Les observations astronomiques de 2014 ont permis de déterminer les propriétés des orbites de l'étoile binaire. "Le fait qu'une étoile à neutrons soit derrière la source de rayons gamma connue depuis 1999 était considéré comme probable depuis 2009. En 2014, après des observations du système avec des télescopes optiques et à rayons X, il est devenu clair qu'il s'agissait d'un système binaire très serré. Mais toutes les recherches car l'étoile à neutrons qu'il contient a été jusqu'ici vaine, " déclare le co-auteur de l'étude, Le Dr Colin Clark du Jodrell Bank Center for Astrophysics de l'Université de Manchester.

Pour prouver sans ambiguïté l'existence d'une étoile à neutrons, pas seulement ses ondes radio ou ses rayons gamma, mais aussi leurs pulsations caractéristiques doivent être détectées. La rotation de l'étoile à neutrons provoque ce clignotement régulier, semblable au scintillement périodique d'un phare lointain. L'étoile à neutrons est alors appelée pulsar radio ou gamma, respectivement.

"Dans les systèmes binaires comme celui que nous venons de découvrir, les pulsars sont connus sous le nom de « veuves noires » parce que, comme les araignées du même nom, ils mangent leurs partenaires, pour ainsi dire, " explique Clark. " Le pulsar vaporise son compagnon avec son rayonnement et un vent particulaire, remplir le système stellaire de plasma impénétrable aux ondes radio.

"Ce fut le premier pulsar Spider à être fabriqué grâce à la collaboration entre Jodrell Bank et l'Institut Albert Einstein, mais il existe plusieurs autres binaires Spider candidats comme celui-ci. Notre groupe au sein de Jodrell Bank les surveille de près avec des télescopes optiques pour déterminer leurs périodes orbitales avec la précision requise pour les recherches de pulsations gamma afin de les identifier de manière concluante. Nous espérons qu'il s'agit de la première de nombreuses découvertes de ce type. »

La nouvelle recherche publiée aujourd'hui dans, Lettres de revues astrophysiques , a été rendu possible grâce à la puissance de calcul d'assistance de 10, 000 bénévoles. La collaboration internationale l'énorme puissance de calcul du projet de science citoyenne Einstein@Home en tant que nouvelle méthode d'analyse de données pour traquer les faibles pulsations de rayons gamma de l'étoile à neutrons dans les données du télescope spatial Fermi de la NASA.

Les volontaires ont fait don de cycles de calcul inactifs sur les cartes graphiques (GPU) de leurs ordinateurs à Einstein@Home. En moins de deux semaines, l'équipe a fait une découverte qui aurait pris des siècles de temps de calcul sur un ordinateur conventionnel.

"Le système stellaire binaire et l'étoile à neutrons en son cœur, maintenant connu sous le nom de PSR J1653-0158, établir de nouveaux records, " explique Lars Nieder, doctorat étudiant à l'Institut Albert Einstein (AEI), Hanovre et premier auteur de l'étude. "Nous avons découvert la danse galactique d'un poids super lourd avec un poids mouche. A un peu plus de deux fois la masse de notre Soleil, l'étoile à neutrons est extraordinairement lourde. Son compagnon a environ six fois la densité du plomb, mais seulement environ 1% de la masse de notre Soleil. Ce « couple impair » orbite toutes les 75 minutes, plus rapidement que tous les binaires comparables connus."

Après avoir identifié le pulsar gamma, l'équipe a recherché ses ondes radio. Ils n'ont trouvé aucune trace, bien qu'ils aient utilisé les radiotélescopes les plus grands et les plus sensibles au monde, y compris le télescope Lovell de Jodrell Bank. Le PSR J1653-0158 devient ainsi le deuxième pulsar à rotation rapide à partir duquel aucune onde radio n'est détectée. Il y a deux explications possibles :Soit le pulsar n'envoie aucune onde radio vers la Terre, ou, plus probable, le nuage de plasma enveloppe si complètement le système stellaire binaire qu'aucune onde radio n'atteint la Terre.

Dans une étape supplémentaire, ils ont recherché les données des premier et deuxième passages d'observation des détecteurs Advanced LIGO à la recherche d'éventuelles ondes gravitationnelles que l'étoile à neutrons émettrait si elle était légèrement déformée. De nouveau, la recherche n'a pas abouti.