Depuis plus de deux décennies, les astronomes recherchent systématiquement les sources mystérieuses de rayons gamma à haute énergie.
L'un, cependant, n'a pas été détecté – la source non identifiée la plus brillante de rayons gamma de la Voie lactée. Il semblait provenir d'un système binaire distant de 2740 années-lumière, mais une seule des étoiles a été trouvée.
Maintenant, les astronomes ont résolu le mystère et découvert une deuxième étoile en examinant les données de rayons gamma de 2008 à 2018. Ensemble, les deux étoiles forment l'un des systèmes binaires les plus étranges que nous ayons jamais vus.
“Le système d'étoiles binaires et l'étoile à neutrons en son cœur, maintenant connu sous le nom de PSR J1653-0158, ont établi de nouveaux records”, a déclaré l'astronome Lars Nieder de l'Institut Albert Einstein de Hanovre en Allemagne.
«Nous avons découvert la danse galactique d'un super poids lourd avec un poids léger: une étoile à neutrons, d'une masse un peu plus du double de la masse de notre Soleil, est extrêmement lourde. Son compagnon a environ six fois la densité, mais seulement 1% de la masse de notre Soleil.
“Cette 'étrange paire' tourne toutes les 75 minutes, plus rapidement que tous les binaires comparables connus.”
Depuis 2009, on pense que les rayons gamma détectés par le système devraient être produits par un pulsar gamma. Puis, en 2014, des observations aux rayons X et optiques d'une source de rayons gamma ont permis de découvrir une étoile variable d'une durée de 75 minutes.
C'était une petite étoile compagne, et les astronomes pensaient que la période de 75 minutes correspond à la période orbitale et que la deuxième étoile est la source des rayons gamma.
La deuxième étoile était considérée comme un pulsar. C'est un type d'étoile à neutrons à rotation rapide qui émet des radiations de ses pôles lors de sa rotation. Ces faisceaux sont un peu comme une balise, clignotant (ou pulsant) devant l'observateur à la vitesse de rotation de l'étoile.
Cependant, le pulsar tourne très rapidement, plus de 500 fois par seconde. Les pulsars millisecondes tournent extrêmement vite; c'est ce qui constitue la partie «milliseconde» de leur nom. Mais le PSR J1653-0158 a l'une des vitesses de rotation les plus élevées jamais observées dans les pulsars.
De plus, l'étoile a un champ magnétique très faible.
Le satellite est également assez étrange, car il a une masse incroyablement faible. L'équipe pense que c'est une naine blanche d'hélium qui a été absorbée par le pulsar. Un tel système est connu sous le nom de système binaire de la veuve noire.
“Le reste de l'étoile naine tourne autour du pulsar 1,3 fois la distance Terre-Lune en seulement 75 minutes à plus de 700 kilomètres par seconde”, a déclaré Nieder.
“ Ce duo inhabituel pourrait provenir d'un système binaire extrêmement proche dans lequel la matière coulait initialement d'une étoile compagnon à une étoile à neutrons, augmentant sa masse et la faisant tourner de plus en plus vite, tout en affaiblissant simultanément son champ magnétique. ''
Visualisation du système (en bas) par rapport à la Terre et à la Lune (en haut). (Institut Knispel / Clark / Max Planck pour la physique gravitationnelle / NASA).
Cette hypothèse est confirmée par les études d'un groupe d'ondes radio. Si le pulsar les émet, nous ne pouvons pas les détecter; cela pourrait être dû au fait que le système est entouré d'un dense nuage de matière provenant d'une étoile naine. Le rayonnement gamma aurait pu pénétrer ce nuage, mais pas les ondes radio.
Dans tous les cas, le PSR J1653-0158 n'est que le deuxième pulsar milliseconde trouvé qui n'émet aucune onde radio détectable.
“Dans les systèmes binaires comme celui que nous avons maintenant découvert, les pulsars sont appelés” veuves noires “parce que, comme les araignées du même nom, ils mangent leurs partenaires, pour ainsi dire”, a déclaré Clarke.
“Le pulsar vaporise son satellite de rayonnement, remplissant le système stellaire de plasma impénétrable aux ondes radio.”
L'étude est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.
