Un groupe d'astronomes a découvert huit pulsars millisecondes situés dans les amas denses d'étoiles, appelés « amas globulaires, " à l'aide du radiotélescope sud-africain MeerKAT.

Les pulsars millisecondes sont des étoiles à neutrons, l'étoile la plus compacte connue, qui tournent jusqu'à 700 fois par seconde. Il s'agit de la première découverte de pulsar utilisant les antennes MeerKAT et elle est issue du travail synergique de deux collaborations internationales, TRAPUM et MeerTIME, avec les conclusions détaillées dans un Avis mensuels de la Royal Astronomical Society article publié aujourd'hui.

Les pulsars millisecondes sont des étoiles extrêmement compactes constituées principalement de neutrons, et sont parmi les objets les plus extrêmes de l'univers :ils emballent des centaines de milliers de fois la masse de la Terre dans une sphère d'un diamètre d'environ 24 km; et tourner à une vitesse de centaines de rotations par seconde. Ils émettent un faisceau d'ondes radio détectées par l'observateur à chaque rotation, comme un phare. La formation de ces objets est fortement améliorée dans les environnements riches en étoiles au centre des amas globulaires.

"C'est vraiment excitant de voir le potentiel de trouver un grand nombre de nouveaux pulsars millisecondes dans les amas globulaires en utilisant l'excellent télescope MeerKAT." dit le professeur Ben Stappers, de l'Université de Manchester et co-PI du projet TRAPUM. "C'est aussi un aperçu de ce qui sera possible avec le télescope Square Kilometer Array dont MeerKAT est l'un des précurseurs."

Auteur principal, Alessandro Ridolfi, un chercheur post-doctoral à l'INAF et au MPIfR a déclaré :« Nous avons orienté les antennes MeerKAT vers neuf amas globulaires, et nous avons découvert de nouveaux pulsars dans six d'entre eux. » Cinq de ces nouveaux pulsars orbitent autour d'une autre étoile, et l'un d'eux, nommé PSR J1823-3021G, est particulièrement intéressant :« En raison de son orbite très elliptique, et compagnon massif, ce système est vraisemblablement le résultat d'un échange de partenaires :suite à une « rencontre rapprochée » :le partenaire d'origine a été expulsé et remplacé par une nouvelle étoile compagne, " poursuit Ridolfi.

Tacha Gautam, doctorant au MPIfR de Bonn et co-auteur de l'article, explique :« Ce pulsar particulier pourrait avoir une masse élevée, plus de deux fois la masse du soleil, ou ce pourrait être le premier système confirmé formé d'un pulsar milliseconde et d'une étoile à neutrons. Si confirmé par des observations supplémentaires actuelles, cela ferait de ce pulsar milliseconde un formidable laboratoire pour étudier la physique fondamentale."

Les huit nouveaux pulsars ne sont que la pointe de l'iceberg :les observations qui ont conduit à leur découverte n'ont utilisé qu'environ 40 des antennes MeerKAT 64 et se sont concentrées uniquement sur les régions centrales des amas globulaires.

La collaboration TRAPUM (les TRAnsients et les PUlsars avec MeerKAT) est l'une des nombreuses propositions de grands levés (LSP) approuvées pour utiliser le télescope MeerKAT. Il est codirigé par le professeur Stappers de l'Université de Manchester et le professeur Kramer (MPIfR/UoM). TRAPUM recherchera dans le ciel des pulsars et des transitoires en utilisant la sensibilité extrêmement élevée de MeerKAT. L'un des endroits qu'ils rechercheront sont les amas globulaires. Ce résultat a été obtenu en collaboration avec MeerTIME, un autre LSP MeerKAT, et utilisé leur infrastructure pour capturer les données.

Ce travail a également servi de banc d'essai à la collaboration TRAPUM pour mieux planifier l'enquête à part entière sur les pulsars d'amas globulaires, qui est actuellement en cours et qui utilise toutes les 64 paraboles actuelles (gagnant ainsi encore en sensibilité). L'enquête élargira la recherche à de nombreux autres amas globulaires, et étudiera également leurs régions extérieures.

Exploité par SARAO, MeerKAT est le plus grand radiotélescope de l'hémisphère sud et l'un des deux instruments précurseurs de l'observatoire SKA en Afrique du Sud. Situé dans le désert du Karoo, le radiotélescope sera bientôt agrandi avec 20 paraboles supplémentaires, portant le nombre total d'antennes à 84 et devenant "MeerKAT+". Celui-ci sera ensuite progressivement intégré à la première phase du projet SKAO, dont la construction va bientôt commencer et se poursuivra jusqu'en 2027. Les premières observations scientifiques de MeerKAT+ pourraient débuter dès 2023, pendant les phases de test du télescope.