Astronomers discover one of the fastest-spinning stars in the universe
Des astronomes découvrent l'une des étoiles qui tournent le plus vite dans l'univers
par l'Université technique du Danemark)
Diagramme flux-température issu de la spectroscopie à résolution temporelle des 15 sursauts de rayons X de 4U 1820-30. Crédit : The Astrophysical Journal (2024). DOI : 10.3847/1538-4357/ad794e
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de DTU Space a révélé une étoile à neutrons qui tourne autour de son axe à une vitesse extrêmement élevée. Elle tourne 716 fois par seconde, ce qui en fait l'un des objets à rotation la plus rapide jamais observés.
Il s'agit d'un objet petit mais extrêmement massif et à rotation rapide - une étoile à neutrons, faisant partie d'un système d'étoiles binaires à rayons X appelé 4U 1820-30. Elle se trouve dans la constellation du Sagittaire vers le centre de notre galaxie.
« Nous étudions les explosions thermonucléaires de ce système et avons découvert des oscillations remarquables, suggérant une étoile à neutrons tournant autour de son axe central à une vitesse stupéfiante de 716 fois par seconde », explique le Dr Gaurava K. Jaisawal, scientifique senior de DTU Space à l'Université technique du Danemark, qui fait partie d'une équipe internationale de chercheurs à l'origine de la nouvelle découverte et premier auteur de l'article qui vient d'être publié dans The Astrophysical Journal.
« Si les observations futures confirment cela, l'étoile à neutrons 4U 1820-30 serait l'un des objets à rotation la plus rapide jamais observés dans l'univers, égalé seulement par une autre étoile à neutrons appelée PSR J1748-2446. »
L'étoile à neutrons a été observée à l'aide du télescope à rayons X NICER de la NASA, équipé de la technologie de suivi d'étoiles de DTU Space et monté à l'extérieur de la Station spatiale internationale. Le système de caméra de suivi d'étoiles garantit que l'instrument à rayons X pointe constamment dans la bonne direction et vise correctement les petites étoiles à neutrons lointaines dans la Voie lactée.
Un phénomène extrême très lointain
Une étoile à neutrons, aussi appelée étoile morte, est constituée du reste d'une grande étoile massive qui a explosé en supernova. On en a découvert quelques milliers, et elles sont extrêmes à bien des égards.
Ce sont les objets les plus denses que l'on puisse observer dans le cosmos. L'étoile à neutrons ne mesure que 12 km de diamètre, mais sa masse est 1,4 fois supérieure à celle du Soleil.
Elle se trouve à 26 000 années-lumière de la Terre. En comparaison, la distance qui la sépare de l'étoile la plus proche de la Terre, Proxima du Centaure, est d'environ 4,3 années-lumière. Cela signifie que la lumière de Proxima du Centaure met 4,3 ans pour nous parvenir sur Terre, tandis que la lumière de l'étoile à neutrons voyage pendant 26 000 ans avant que nous la voyions sur Terre.
L'étoile à neutrons fait partie d'un système d'étoiles binaires à rayons X. Un tel système est constitué de deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. Le système 4U 1820-30 est également particulier car son étoile compagnon est une naine blanche de la même taille que la Terre. On sait qu'elle orbite autour de l'étoile à neutrons toutes les 11 minutes, ce qui en fait le système dont la période orbitale est la plus courte connue.
Des explosions de surface aussi puissantes que des bombes atomiques
En raison de sa gravité intense, l'étoile à neutrons arrache de la matière à son étoile compagnon. Lorsque suffisamment de matière s'est accumulée à sa surface, une violente explosion thermonucléaire se produit sur l'étoile à neutrons, semblable à une bombe atomique.
« Lors de ces explosions, l'étoile à neutrons devient jusqu'à 100 000 fois plus brillante que le soleil, libérant une immense quantité d'énergie », explique Jérôme Chenevez, professeur associé à la DTU Space, qui a contribué à la nouvelle étude.
« Nous avons donc affaire à des événements très extrêmes, et en les étudiant, nous obtenons de nouvelles informations sur les cycles de vie existants des systèmes d'étoiles binaires et sur la formation des éléments dans l'univers. »
Grâce aux observations réalisées avec NICER entre 2017 et 2021, les chercheurs ont découvert 15 sursauts thermonucléaires de rayons X provenant de 4U 1820-30. L'un de ces sursauts présentait une signature connue sous le nom d'oscillations de sursaut thermonucléaire, se produisant à une fréquence de 716 Hz. Ces oscillations de sursaut correspondent à la fréquence de rotation de l'étoile à neutrons elle-même, ce qui signifie qu'elle tourne sur son axe à une vitesse record de 716 fois par seconde.
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COMMENTAIRE
1/Comment détecter les étoiles à neutrons ?
Elles sont invisibles en observaztion optique habituelle
Mais de nombreuses étoiles à neutrons sont observées grâce aux ondes radio périodiques (ou pulsées) qu'elles émettent . Les collisions d'étoiles à neutrons ne sont pas une mince affaire. L'événement libère l'équivalent de centaines de millions de fois l'énergie de notre Soleil, déformant l'espace-temps sous forme d'ondes gravitationnel
Mais s'iIl n'est bien sûr pas possible d'avoir un accès direct aux régions internes des étoiles à neutrons. certaines propriétés peuvent néanmoins
être indirectement mises en évidence par l'observation de leur influence sur leurs voisins : comme la mesure ; du rayon ou d'une combinaison de ces deux quantités.
2/L 4ARTICLE D2CRIT une étoile à neutrons qui tourne autour de son axe à une vitesse extrêmement élevée. Elle tourne 716 fois par seconde, ce qui en fait l'un des objets les plus rapides jamais observés. 50000 Km/sec environ
3/Malgré leur petit diamètre (environ 20 kilomètres), les étoiles à neutrons ont une masse près de 1,5 fois supérieure à celle de notre soleil et sont donc incroyablement denses. L'équivalent d'un simple morceau de sucre de matière d'étoile à neutrons pèserait environ cent millions de tonnes sur Terre.
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More information: Gaurava K. Jaisawal et al, A Comprehensive Study of Thermonuclear X-Ray Bursts from 4U 1820–30 with NICER: Accretion Disk Interactions and a Candidate Burst Oscillation, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad794e
Journal information: Astrophysical Journal
Provided by Technical University of Denmark)
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