Une collaboration scientifique mondiale utilisant les données du télescope NICER (Inside Composition Explorer) de l’étoile à neutrons de la NASA sur la Station spatiale internationale a découvert des surtensions de rayons X accompagnant les sursauts radio du pulsar dans la nébuleuse du crabe. La découverte montre que ces sursauts, appelés impulsions radio géantes, libèrent beaucoup additionally d’énergie qu’on ne le soupçonnait auparavant.



Un pulsar est un sort d’étoile à neutrons à rotation rapide, le noyau écrasé, de la taille d’une ville, d’une étoile qui a explosé en supernova. Une jeune étoile à neutrons isolée peut tourner des dizaines de fois par seconde, et son champ magnétique tourbillonnant alimente des faisceaux d’ondes radio, de lumière seen, de rayons X et de rayons gamma. Si ces faisceaux balayent la Terre, les astronomes observent des impulsions d’émission semblables à des horloges et classent l’objet comme un pulsar.

« Sur furthermore de 2 800 pulsars catalogués, le pulsar Crab est l’un des rares à émettre des impulsions radio géantes, qui se produisent sporadiquement et peuvent être des centaines à des milliers de fois furthermore brillantes que les impulsions régulières », a déclaré le scientifique principal Teruaki Enoto au RIKEN Cluster pour la recherche pionnière à Wako, préfecture de Saitama, Japon. « Après des décennies d’observations, il a été démontré que seul le crabe améliore ses impulsions radio géantes avec des émissions provenant d’autres parties du spectre. »



La nouvelle étude, qui paraîtra dans l’édition du 9 avril de Science et est maintenant disponible en ligne, a analysé la furthermore grande quantité de données radiographiques et radio simultanées jamais collectées à partir d’un pulsar. Il étend la gamme d’énergie observée associée à ce phénomène de renforcement par des milliers de fois.

Situé à approximativement 6500 années-lumière dans la constellation du Taureau, la nébuleuse du crabe et son pulsar se sont formés dans une supernova dont la lumière a atteint la Terre en juillet 1054. L’étoile à neutrons tourne 30 fois par seconde, et aux longueurs d’onde des rayons X et radio, elle est parmi les pulsars les additionally brillants du ciel.

Entre août 2017 et août 2019, Enoto et ses collègues ont utilisé NICER pour observer à plusieurs reprises le pulsar du crabe dans les rayons X avec des énergies allant jusqu’à 10000 électrons volts, soit des milliers de fois celle de la lumière obvious. Pendant que NICER regardait, l’équipe a également étudié l’objet à l’aide d’au moins l’un des deux radiotélescopes au sol au Japon – la parabole de 34 mètres au centre de technologie spatiale de Kashima et la parabole de 64 mètres à Usuda de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale. Deep Area Heart, tous deux fonctionnant à une fréquence de 2 gigahertz.

Cet ensemble de données combiné a effectivement donné aux chercheurs près d’un jour et demi de couverture simultanée aux rayons X et radio. Au overall, ils ont capturé l’activité sur 3,7 hundreds of thousands de rotations de pulsar et généré quelque 26 000 impulsions radio géantes.

Des impulsions géantes éclatent rapidement, atteignant des millièmes de seconde et se produisent de manière imprévisible. Cependant, lorsqu’ils se produisent, ils coïncident avec les pulsations d’horlogerie régulières.

NICER enregistre l’heure d’arrivée de chaque rayon X détecté à moins de 100 nanosecondes, mais la précision de synchronisation du télescope n’est pas son seul avantage pour cette étude.

« La capacité de NICER à observer des sources de rayons X brillantes est près de quatre fois supérieure à la luminosité combinée du pulsar et de sa nébuleuse », a déclaré Zaven Arzoumanian, responsable scientifique du projet au Goddard Area Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Ces observations n’ont donc pas été affectées en grande partie par l’empilement – où un détecteur compte deux rayons X ou additionally comme un seul événement – et d’autres problèmes qui ont compliqué les analyses antérieures. »

L’équipe d’Enoto a combiné toutes les données de rayons X qui coïncidaient avec des impulsions radio géantes, révélant une augmentation des rayons X d’environ 4% qui s’est produite en synchronisation avec elles. C’est remarquablement similaire à l’augmentation de 3% de la lumière noticeable également associée au phénomène, découverte en 2003. Par rapport à la différence de luminosité entre les impulsions régulières et géantes du Crabe, ces changements sont remarquablement petits et constituent un défi pour les modèles théoriques à expliquer.

Les améliorations suggèrent que les impulsions géantes sont une manifestation de processus sous-jacents qui produisent des émissions couvrant le spectre électromagnétique, de la radio aux rayons X. Et comme les rayons X contiennent des millions de fois in addition de puissance que les ondes radio, même une augmentation modeste représente une importante contribution énergétique. Les chercheurs concluent que l’énergie totale émise associée à une impulsion géante est des dizaines à des centaines de fois additionally élevée que ce qui avait été précédemment estimé à partir des seules données radio et optiques.

« Nous ne comprenons toujours pas comment ni où les pulsars produisent leur émission complexe et étendue, et il est gratifiant d’avoir contribué à une autre pièce du puzzle multi-longueurs d’onde de ces objets fascinants », a déclaré Enoto.

NICER est une mission d’astrophysique d’opportunité au sein du programme Explorers de la NASA, qui offre des opportunités de vols fréquents pour des enquêtes scientifiques de classe mondiale depuis l’espace en utilisant des approches de gestion innovantes, rationalisées et efficaces dans les domaines des sciences héliophysique et astrophysique. La way de la mission de technologie spatiale de la NASA soutient la composante SEXTANT de la mission, en démontrant la navigation de vaisseau spatial à base de pulsar.