Chandra attrape des pulsars-araignées en train de détruire les étoiles proches

Un groupe d’étoiles mortes connu sous le nom de « pulsars araignées » efface les étoiles compagnons à leur portée. Les données de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA sur l’amas globulaire Omega Centauri aident les astronomes à comprendre comment ces pulsars araignées s’attaquent à leurs compagnons stellaires.

Un pulsar est le noyau dense en rotation qui reste après qu’une étoile massive s’effondre sur elle-même pour former une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons en rotation rapide peuvent produire des faisceaux de rayonnement. Comme le faisceau d’un phare en rotation, le rayonnement peut être observé comme une source de rayonnement puissante et pulsée, ou pulsar. Certains pulsars tournent sur des dizaines, voire des centaines de fois par seconde, et on les appelle pulsars millisecondes.

Les pulsars araignées sont une classe spéciale de pulsars millisecondes et tirent leur nom des dégâts qu’ils infligent aux petites étoiles compagnons en orbite autour d’eux. Grâce aux vents de particules énergétiques sortant des pulsars-araignées, les couches externes des étoiles compagnes du pulsar sont méthodiquement enlevées.

Les astronomes ont récemment découvert des pulsars de 18 millisecondes dans Omega Centauri, situé à environ 17 700 années-lumière de la Terre, à l’aide des radiotélescopes Parkes et MeerKAT. Deux astronomes de l’Université de l’Alberta au Canada ont ensuite examiné les données Chandra d’Omega Centauri pour voir si l’un des pulsars millisecondes émettait des rayons X.

Ils ont trouvé 11 pulsars millisecondes émettant des rayons X, et cinq d’entre eux étaient des pulsars araignées concentrés près du centre d’Omega Centauri. Les chercheurs ont ensuite combiné les données d’Omega Centauri avec les observations de Chandra sur 26 pulsars araignées dans 12 autres amas globulaires.

Il existe deux variétés de pulsars araignées en fonction de la taille de l’étoile détruite. Les pulsars araignées « Redback » sont des étoiles compagnes dommageables pesant entre un dixième et la moitié de la masse du soleil. Pendant ce temps, les pulsars araignées « veuve noire » endommagent les étoiles compagnes dont la masse est inférieure à 5 % de la masse du soleil.

L’équipe a découvert une nette différence entre les deux classes de pulsars araignées, les dos rouges étant plus brillants aux rayons X que les veuves noires, confirmant ainsi des travaux antérieurs. L’équipe est la première à montrer une corrélation générale entre la luminosité des rayons X et la masse du compagnon pour les pulsars araignées, les pulsars qui produisent plus de rayons X étant associés à des compagnons plus massifs. Cela montre clairement que la masse du compagnon des pulsars-araignées influence la dose de rayons X reçue par l’étoile.

On pense principalement que les rayons X détectés par Chandra sont générés lorsque les vents de particules s’éloignant des pulsars entrent en collision avec les vents de matière s’éloignant des étoiles compagnons et produisent des ondes de choc similaires à celles produites par les avions supersoniques.

Les pulsars araignées ne sont généralement séparés de leurs compagnons que par une à 14 fois la distance entre la Terre et la Lune. Cette proximité – d’un point de vue cosmique – fait que les particules énergétiques des pulsars sont particulièrement dommageables pour leurs étoiles compagnes.

Cette découverte est en accord avec les modèles théoriques développés par les scientifiques. Étant donné que les étoiles plus massives produisent un vent de particules plus dense, il y a un choc plus fort, produisant des rayons X plus brillants, lorsque leur vent entre en collision avec les particules du pulsar. La proximité des étoiles compagnons avec leurs pulsars signifie que les rayons X peuvent causer des dommages importants aux étoiles, ainsi qu’au vent du pulsar.

La vision précise des rayons X de Chandra est cruciale pour étudier les pulsars millisecondes dans les amas globulaires, car ils contiennent souvent un grand nombre de sources de rayons X dans une petite partie du ciel, ce qui rend difficile la distinction des sources les unes des autres. Plusieurs des pulsars millisecondes d’Omega Centauri ont d’autres sources de rayons X non liées à seulement quelques secondes d’arc. (Une seconde d’arc est la taille apparente d’un centime vu à une distance de 2,5 miles.)

L’article décrivant ces résultats sera publié dans le numéro de décembre du Avis mensuels de la Royal Astronomical Societyet une préimpression de l’article accepté est disponible sur le arXiv serveur de préimpression.