A la recherche des toupies stellaires

Christian Gouiffès, chercheur au sein du CEA-Saclay, nous parle de l’histoire de sa collaboration avec Andy Shearer, de la NUI Galway.

"En 1999 se tenait à Bonn un colloque intitulé « Pulsar astronomy — 2000 and beyond », conférence au titre prémonitoire puisque c’est à cette occasion que je fis connaissance de Andy Shearer de l’Université de Galway, point de départ d’une collaboration toujours active aujourd’hui.

Andy était à la tête d’une équipe de l’Université de Galway tandis j’étais chercheur au Service d’Astrophysique du CEA-Saclay après avoir été en poste durant plusieurs années à l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili puis en Allemagne.
Andy et moi nous intéressions de manière indépendante à l’étude des pulsars, plus précisément des pulsars optiques. Les pulsars sont des étoiles à neutron en rotation rapide fortement magnétisées.
Découverts il y à 50 ans par leur signal radio, ces astres compacts résultent de l’explosion d’une étoile dix à vingt fois plus massive que le Soleil. Le résidu de l’explosion est une étoile extrêmement dense (une masse solaire dans une sphère de 10 km de rayon), principalement constituée de neutrons, qui tourne très vite sur elle-même, des dizaines voire des centaines de tours par seconde. Si le faisceau de lumière émis par un point chaud de l’étoile a le bon goût d’intercepter la Terre, l’observateur perçoit un signal périodique à la fréquence de rotation de l’étoile, cette dernière jouant ainsi le rôle d’un phare céleste balayant l’espace de son fin pinceau lumineux. Mais le signal capté est faible, nécessitant l’usage de grands télescopes et une instrumentation adaptée pour le découper en fine tranche temporelle. Nous avons donc décidé Andy et moi de joindre nos efforts et par la-même de passer du statut d’équipes concurrentes à celui de proches collaborateurs.

Parmi les pulsars étudiés, le pulsar du Crabe tient une place particulière dans nos recherches et est au cœur du programme Ulysses. Aux observations obtenues dans le domaine visible par le polarimètre GASP, conçu et réalisé par l’équipe de Galway, se sont rajoutées les données recueillies par le satellite Integral dans le domaine des photons X et gamma. En effet, le Service d’Astrophysique dont l’auteur de ces lignes est très impliqué dans cet observatoire spatial en opération depuis 2002. L’apport de cet outil d’observation, dans un domaine d’énergie complémentaire, nous a permis d’étoffer sensiblement notre compréhension des mécanismes physiques en jeu dans les pulsars, mécanismes encore loin d’être compris.

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The Crab Nebula
La nébuleuse du Crabe (à gauche en lumière visible) est le reste de l’explosion d’une étoile observée en 1054. La nébuleuse abrite en son centre un pulsar, le pulsar du Crabe, de période de rotation 33 millisecondes soit 33 tours par seconde. L’image centrale et celle de droite sont des zooms successifs sur la région centrale. Les flèches en bleu et en rouge, dont l’origine coïncide avec la position du pulsar, indiquent la direction de la polarisation du rayonnement observée en 2005 et en 2012. Le changement observé pourrait être du à une reconfiguration du champ magnétique dans la région proche du pulsar.
© ESO/HST/NUIG/CEA

En particulier, nous étudions la polarisation de la lumière du pulsar et de son environnement proche et avons récemment mis en évidence des variations identiques dans le domaine visible et dans celui couvert par le satellite Integral c’est-à-dire à bien plus haute énergie. Le soutien du programme Ulysse dans la conduite de ce programme a été très utile, fédérateur et a permis de multiples échanges dont Paul Moran, étudiant PhD de A. Shearer et membre actif du programme, a bénéficié durant son doctorat.
L'équipe - PNG
Ces recherches se poursuivent en intégrant les informations fournies par les radiotélescopes et en préparant de nouvelles campagnes d’observation, assurant à la satisfaction des chercheurs de Galway et de Saclay le futur de ce programme.

publié le 23/03/2016

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