On pense que les magnétars, les étoiles à neutrons les plus magnétisées connues, se forment à partir de noyaux stellaires en rotation rapide. Lorsqu’une étoile massive épuise son combustible nucléaire, elle explose en supernova. Si l’étoile a une rotation suffisamment rapide, le noyau laissé sur place pourrait survivre à l’événement cataclysmique. Un tel vestige stellaire devrait naître avec de puissants champs magnétiques, en raison de la conservation du moment cinétique de l'étoile lors de l'effondrement.
"L'étude des magnétars nous permet de mieux comprendre le mécanisme des supernovas et la physique fondamentale liée à ces objets compacts et aux environnements extrêmes qui les entourent", explique l'auteur principal de l'étude, le Dr Yuichiro Sekiguchi du RIKEN Interdriving Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). "Mais le scénario de formation de ces objets astrophysiques intrigants reste flou, en partie à cause du manque de preuves d'observation directes."
Les étoiles à neutrons sont notoirement difficiles à observer. Ils émettent des rayonnements sur un large spectre de longueurs d’onde, ce qui en fait des cibles difficiles pour les télescopes conçus pour des longueurs d’onde spécifiques. Parmi les différentes bandes de longueurs d'onde, les ondes radio offrent un outil prometteur pour dévoiler les propriétés des magnétars, notamment à travers leurs pulsations radio - une émission périodique d'ondes radio qui apparaît comme un clignotement rapide.
La présente étude s'est concentrée sur un type spécifique de pulsation radio connu sous le nom de « précession libre », qui est observée sous la forme de petits changements périodiques dans les temps d'arrivée des ondes radio des pulsars. "Si ce phénomène est détecté, il peut directement sonder la vitesse de rotation et la structure interne de l'étoile à neutrons", explique Sekiguchi.
Les chercheurs ont simulé les ondes radio provenant de la libre précession de magnétars nés dans différents modèles de supernova, en tenant compte des effets du taux de rotation et de l'intensité du champ magnétique.
Ils montrent que la signature de précession libre devient plus apparente aux fréquences radio inférieures, telles que celles observées avec le radiotélescope Low-Frequency Array (LOFAR) aux Pays-Bas. De plus, le signal radio attendu dépend de la vitesse de rotation de l’étoile à neutrons :les étoiles à neutrons à rotation plus lente ont tendance à présenter un signal plus clair que celles à rotation rapide.
Les chercheurs espèrent que leurs découvertes contribueront aux efforts d’observation en cours utilisant LOFAR et prépareront le terrain pour de futures observations radio. En particulier, le projet LOFAR Supernova Key en cours vise à dévoiler les propriétés des magnétars nés de progéniteurs massifs à rotation rapide.
"La combinaison d'observations multi-longueurs d'onde et de modèles théoriques nous permettra de percer les mystères de ces restes énigmatiques", conclut Sekiguchi.
