Kes 75: Milky Way's Youngest Pulsar Exposes Secrets of Star's Demise

Les scientifiques ont confirmé l'identité du plus jeune pulsar connu dans la galaxie de la Voie lactée à l'aide des données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Ce résultat pourrait fournir aux astronomes de nouvelles informations sur la manière dont certaines étoiles mettent fin à leurs vies.

Après que quelques étoiles massives se soient épuisées de combustible nucléaire, puis se sont effondrées et ont explosé en supernova, elles laissent derrière elles des pépites stellaires denses appelées "étoiles à neutrons". Les étoiles à neutrons à rotation rapide et fortement magnétisées produisent un faisceau de rayonnement semblable à celui d'un phare que les astronomes détectent sous forme d'impulsions lorsque la rotation du pulsar balaye le faisceau dans le ciel.

Depuis que Jocelyn Bell Burnell, Anthony Hewish et leurs collègues ont découvert les pulsars par leur émission radio dans les années 1960, plus de 2 000 de ces objets exotiques ont été identifiés. Cependant, de nombreux mystères demeurent au sujet des pulsars, notamment la diversité de leurs comportements et la nature des étoiles qui les forment.

Les nouvelles données de Chandra aident à répondre à certaines de ces questions. Une équipe d'astronomes a confirmé que le reste de la supernova Kes 75, situé à environ 19 000 années-lumière de la Terre, contient le plus jeune pulsar connu de la galaxie de la Voie lactée.

La rotation rapide et le puissant champ magnétique du pulsar ont généré un vent de matière énergétique et de particules d’antimatière qui s’échappent du pulsar à une vitesse proche de celle de la lumière. Ce vent pulsar a créé une grande bulle magnétisée de particules de haute énergie appelée nébuleuse du vent pulsar, qui apparaît comme la région bleue entourant le pulsar.

Dans cette image composite de Kes 75, les rayons X à haute énergie observés par Chandra sont colorés en bleu et soulignent la nébuleuse du pulsar entourant le pulsar, tandis que les rayons X à basse énergie apparaissent en violet et montrent les débris de l'explosion. Une image optique de Sloan Digital Sky Survey révèle des étoiles sur le terrain.

Les données de Chandra prises en 2000, 2006, 2009 et 2016 montrent l'évolution de la nébuleuse du vent pulsar avec le temps. Entre 2000 et 2016, les observations de Chandra révèlent que le bord extérieur de la nébuleuse du vent pulsar s’étend à un taux remarquable de 1 million de mètres par seconde, soit plus de 2 millions de miles par heure.

Cette vitesse élevée peut être due à l'expansion de la nébuleuse du pulsar dans un environnement à densité relativement faible. Les astronomes suggèrent en particulier que cette dernière se dilate dans une bulle gazeuse soufflée par du nickel radioactif formé lors de l'explosion et éjecté lors de l'explosion de l'étoile. Ce nickel alimentait également la lumière de la supernova, qui se décomposait en un gaz de fer diffus qui remplissait la bulle. Si tel est le cas, cela donne aux astronomes un aperçu du cœur même de l’étoile qui explose et des éléments qu’elle a créés.

Le taux d'expansion indique également aux astronomes que le Kes 75 a explosé il y a environ cinq siècles, vu de la Terre. (L'objet est à environ 19 000 années-lumière de distance, mais les astronomes indiquent quand sa lumière serait arrivée sur Terre.) Contrairement aux autres vestiges de supernova de cette époque, tels que Tycho et Kepler, rien n'indique de manière historique que l'explosion qui a créé Kes 75 a été observé.

Pourquoi Kes 75 n'a-t-il pas été vu de la Terre? Les observations de Chandra, ainsi que les précédentes vues d'autres télescopes, indiquent que la poussière et les gaz interstellaires qui remplissent notre galaxie sont très denses en direction de l'étoile condamnée. Cela l'aurait rendu trop sombre pour être vu de la Terre il y a plusieurs siècles.

La luminosité de la nébuleuse du vent pulsar a diminué de 10% entre 2000 et 2016, principalement dans la zone nord, avec une diminution de 30% du nœud brillant. Les changements rapides observés dans la nébuleuse des vents à pulsars Kes 75, ainsi que sa structure inhabituelle, font apparaître la nécessité de modèles plus sophistiqués de l'évolution des nébuleuses des vents à pulsars.

Un article décrivant ces résultats a été publié dans The Astrophysical Journal et est disponible en ligne. Les auteurs sont Stephen Reynolds, Kazimierz Borokowski et Peter Gwynne de la North Carolina State University. Le centre de vol spatial Marshall de la NASA à Huntsville, en Alabama, gère le programme Chandra pour la direction de la mission scientifique de la NASA à Washington. Le Smithsonian Astrophysical Observatory de Cambridge, dans le Massachusetts, contrôle les activités scientifiques et aériennes de Chandra.

Crédit image: Rayon X: NASA / CXC / NCSU / S. Reynolds; Optique: PanSTARRS