Une impression d’artiste du magnétar à très longue période. Les astronomes ont découvert l’objet en utilisant le Murchison Widefield Array (MWA), un radiotélescope situé dans le pays de Wajarri Yamaji, dans l’arrière-pays de l’Australie occidentale. Crédit : ICRAR
Des chercheurs ont découvert un nouvel objet stellaire, potentiellement un magnétar à très longue période, qui remet en question les connaissances actuelles sur les étoiles à neutrons. Émettant des ondes radio toutes les 22 minutes, la plus longue période jamais enregistrée, cet objet défie les théories actuelles mais offre des perspectives prometteuses sur la physique des étoiles à neutrons et l’évolution des magnétars. L’équipe prévoit de poursuivre ses recherches dans l’espoir de découvrir d’autres objets célestes aussi extraordinaires.
Une équipe internationale dirigée par des astronomes du nœud de l’Université Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) a découvert un nouveau type d’objet stellaire qui remet en question notre compréhension de la physique des étoiles à neutrons.
L’objet pourrait être un magnétar à très longue période, un type rare d’étoile avec des champs magnétiques extrêmement forts qui peuvent produire de puissantes rafales d’énergie.
Jusqu’à présent, tous les magnétars connus émettaient de l’énergie à des intervalles allant de quelques secondes à quelques minutes. L’objet nouvellement découvert émet des ondes radio toutes les 22 minutes, ce qui en fait le magnétar à la période la plus longue jamais détectée.
La recherche a été publiée le 19 juillet dans la revue Nature.
Animation décrivant la découverte, le comportement de l’objet et ce à quoi il pourrait ressembler. Crédit : ICRAR
Sommaire
Observations et résultats
Les astronomes ont découvert l’objet en utilisant le Murchison Widefield Array (MWA), un radiotélescope situé dans le pays de Wajarri Yamaji, dans l’arrière-pays de l’Australie occidentale.
L’auteur principal, le Dr Natasha Hurley-Walker, a déclaré que le magnétar, nommé GPM J1839-10, se trouve à 15 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Scutum.
« Cet objet remarquable remet en question notre compréhension des étoiles à neutrons et des magnétars, qui comptent parmi les objets les plus exotiques et les plus extrêmes de l’Univers », a-t-elle déclaré.
L’objet stellaire n’est que le deuxième de ce type jamais détecté, le premier ayant été découvert par Tyrone O’Doherty, étudiant en recherche à l’université Curtin.
Impression d’artiste du radiotélescope Murchison Widefield Array observant le magnétar à très longue période, à 15 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Scutum. Crédit : ICRAR
Une nouvelle compréhension des magnétars
Dans un premier temps, la communauté scientifique est restée perplexe face à cette découverte.
Ils ont publié un article dans Nature en janvier 2022 décrivant un objet transitoire énigmatique qui apparaissait et disparaissait par intermittence, émettant de puissants faisceaux d’énergie trois fois par heure.
Hurley-Walker, le directeur de thèse de O’Doherty, a déclaré que le premier objet nous avait pris par surprise.
« Nous avons été déconcertés », a-t-elle déclaré. « Nous avons donc commencé à rechercher des objets similaires pour savoir s’il s’agissait d’un événement isolé ou de la partie émergée de l’iceberg.
Entre juillet et septembre 2022, l’équipe a scruté le ciel à l’aide du télescope MWA. Ils ont rapidement trouvé ce qu’ils cherchaient dans GPM J1839-10. Il émet des bouffées d’énergie qui durent jusqu’à cinq minutes, soit cinq fois plus longtemps que le premier objet.
Le magnétar a été découvert par le radiotélescope Murchison Widefield Array (MWA), et une multitude d’autres installations à travers le monde se sont jointes à lui pour confirmer la découverte et étudier l’objet. MeerKAT – Crédit : South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), Gran Telescopio Canarias – Crédit : Daniel López/IAC, Murchison Widefield Array – Crédit : Marianne Annereau, Giant Metrewave Radio Telescope – Crédit : NCRA, Australian SKA Pathfinder – Crédit : CSIRO/Dragonfly Media, Australia Telescope Compact Array – Crédit : CSIRO, Parkes Radio Telescope, Murriyang – Crédit : CSIRO, Very Large Array – Crédit : AUI/NRAO, XMM-Newton – Crédit : Agence spatiale européenne
Confirmation de la découverte
D’autres télescopes ont suivi pour confirmer la découverte et en savoir plus sur les caractéristiques uniques de l’objet.
Il s’agit notamment de trois radiotélescopes du CSIRO en Australie, du radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud, du télescope Grantecan (GTC) de 10 m et du télescope spatial XMM-Newton.
Munie des coordonnées célestes et des caractéristiques de GPM J1839-10, l’équipe a également commencé à consulter les archives d’observation des principaux radiotélescopes du monde.
« Il est apparu dans les observations du Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) en Inde, et le Very Large Array (VLA) aux États-Unis avait des observations remontant jusqu’à 1988 », a-t-elle déclaré.
« C’était un moment incroyable pour moi. J’avais cinq ans lorsque nos télescopes ont enregistré pour la première fois les impulsions de cet objet, mais personne ne l’a remarqué et il est resté caché dans les données pendant 33 ans.
« Ils l’ont manqué parce qu’ils ne s’attendaient pas à trouver quelque chose de semblable.
Impression d’artiste du magnétar à ultra longue période. L’objet a émis une impulsion de cinq minutes d’énergie de longueur d’onde radio pendant au moins les 33 dernières années. Crédit : ICRAR
Remise en question des modèles existants
Tous les magnétars ne produisent pas d’ondes radio. Certains existent en dessous de la « ligne de mort », un seuil critique où le champ magnétique d’une étoile devient trop faible pour générer des émissions de haute énergie.
« L’objet que nous avons découvert tourne beaucoup trop lentement pour produire des ondes radio – il se situe en dessous de la ligne de mort », a déclaré le Dr Hurley-Walker.
« En supposant qu’il s’agisse d’un magnétar, cet objet ne devrait pas pouvoir produire d’ondes radio. Mais nous les voyons.
« Et il ne s’agit pas seulement d’une petite émission radio. Toutes les 22 minutes, elle émet une impulsion de cinq minutes d’énergie de longueur d’onde radio, et ce depuis au moins 33 ans.
« Quel que soit le mécanisme à l’origine de ce phénomène, il est extraordinaire. »
Le Pawsey Supercomputing Research Centre a été utilisé pour stocker et partager les données utilisées dans le cadre de cette recherche. Crédit : Centre de recherche en superinformatique de Pawsey
Regarder vers l’avenir
Cette découverte a des implications importantes pour notre compréhension de la physique des étoiles à neutrons et du comportement des champs magnétiques dans les environnements extrêmes.
Elle soulève également de nouvelles questions sur la formation et l’évolution des magnétars et pourrait nous éclairer sur l’origine de phénomènes mystérieux tels que les sursauts radio rapides.
L’équipe de recherche prévoit d’effectuer d’autres observations du magnétar afin d’en savoir plus sur ses propriétés et son comportement.
Ils espèrent également découvrir d’autres objets énigmatiques à l’avenir, afin de déterminer s’il s’agit bien de magnétars à très longue période ou de quelque chose de plus phénoménal encore.
Référence : « A long-period radio transient active for three decades » par N. Hurley-Walker, N. Rea, S. J. McSweeney, B. W. Meyers, E. Lenc, I. Heywood, S. D. Hyman, Y. P. Men, T. E. Clarke, F. Coti Zelati, D. C. Price, C. Horváth, T. J. Galvin, G. E. Anderson, A. Bahramian, E. D. Barr, N. D. R. Bhat, M. Caleb, M. Dall’Ora, D. de Martino, S. Giacintucci, J. S. Morgan, K. M. Rajwade, B. Stappers et A. Williams, 19 juillet 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06202-5
Le MWA est un précurseur du plus grand observatoire de radioastronomie au monde, le Square Kilometre Array, qui est en cours de construction en Australie et en Afrique du Sud. Le MWA célèbre cette année une étape importante, puisqu’il achève une décennie d’opérations et de découvertes scientifiques internationales.
Le Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) est une entreprise commune de l’université Curtin et de l’université d’Australie occidentale, avec le soutien et le financement du gouvernement de l’État d’Australie occidentale.
Nous reconnaissons que les Wajarri Yamaji sont les propriétaires traditionnels et les détenteurs de titres autochtones d’Inyarrimanha Ilgari Bundara, le site de l’observatoire radio-astronomique CSIRO de Murchison où se trouve le réseau à grand champ de Murchison.
Le Pawsey Supercomputing Research Centre à Perth – une installation nationale de supercalculateurs de niveau 1 financée par des fonds publics – a aidé à stocker et à traiter les observations du MWA utilisées dans le cadre de cette recherche.