Les scientifiques utilisant le H.E.S.S. Un observatoire en Namibie a détecté les rayons gamma de la plus haute énergie provenant d'une étoile appelée le pulsar Vela. L’énergie de ces rayons gamma est de 20 téraélectronvolts, soit environ 10 000 milliards de fois l’énergie de la lumière visible. L'observation est difficile à concilier avec la théorie qui produit de tels rayons gamma pulsés, rapporte l'équipe internationale de chercheurs dans la revue Nature Astronomy.
Les pulsars sont les cadavres laissés par les étoiles qui ont explosé de manière spectaculaire lors d’explosions de supernova. L’explosion laissera derrière elle une petite étoile morte d’un diamètre d’environ 20 kilomètres seulement, qui tourne extrêmement vite et possède un énorme champ magnétique.
Emmade Oña Wilhelmi, scientifique à H.E.S.S., explique : « Ces étoiles de la mort sont presque entièrement composées de neutrons et sont incroyablement denses : une cuillère à café de ce matériau aurait une masse de plus de 5 milliards de tonnes, soit environ 900 fois la masse de la Grande Pyramide de Gizeh. »
Les pulsars émettent des faisceaux rotatifs de rayonnement électromagnétique, un peu comme des balises cosmiques. Si leurs faisceaux balayaient notre système solaire, nous verrions des éclairs de rayonnement apparaître à intervalles réguliers. Ces éclairs de lumière, également appelés impulsions de rayonnement, peuvent être trouvés dans différentes bandes d’énergie du spectre électromagnétique.
Les scientifiques pensent que la source de ce rayonnement est constituée d'électrons rapides générés et accélérés dans la magnétosphère du pulsar, qui se déplacent vers les confins extérieurs du pulsar. La magnétosphère est composée de plasma et de champs électromagnétiques qui entourent l’étoile et tournent avec elle.
"Les électrons gagnent de l'énergie à mesure qu'ils se déplacent vers l'extérieur et la libèrent sous la forme du faisceau de rayonnement observé", a déclaré Bronek Rudak du Centre d'astronomie Nicolas Copernic (CAMKPAN) en Pologne.
Situé dans la constellation sud de Vela, le pulsar Vera est le pulsar le plus brillant de la bande radio du spectre électromagnétique et la source soutenue la plus brillante de rayons gamma cosmiques dans la gamme des gigaélectronvolts (GeV). Il tourne environ 11 fois par seconde. Cependant, au-dessus de quelques GeV, son rayonnement cesse brusquement, probablement parce que les électrons atteignent l'extrémité de la magnétosphère du pulsar et s'en échappent.
Mais ce n'est pas la fin de l'histoire : grâce à des observations approfondies utilisant H.E.S.S., une nouvelle composante plus énergétique du rayonnement a été découverte, avec des énergies pouvant atteindre des dizaines de téraélectronvolts (TeV).
Le co-auteur Christo Venter de l'Université du Nord-Ouest en Afrique du Sud a déclaré : « C'est environ 200 fois plus énergétique que tous les rayonnements précédemment détectés par cet objet. Cette composante ultra-énergétique se produit aux mêmes intervalles de phase que ceux observés dans la gamme GeV. Cependant, pour atteindre ces énergies, les électrons peuvent voyager plus loin que la magnétosphère, mais le modèle d'émission rotationnelle doit rester inchangé.
"Ce résultat remet en question notre compréhension antérieure des pulsars et nécessite de repenser le fonctionnement de ces accélérateurs naturels", a déclaré Arache Djannati-Atai du Laboratoire français d'astroparticules et de cosmologie (APC), qui a dirigé l'étude.
"Le schéma traditionnel des particules accélérant le long des lignes de champ magnétique à l'intérieur ou à l'extérieur de la magnétosphère ne peut pas expliquer de manière adéquate nos observations. Peut-être voyons-nous des particules accélérer à l'extérieur de la colonne lumineuse grâce à un processus appelé reconnexion magnétique, qui préserve toujours le schéma de rotation ? Mais même si tel est le cas, il est difficile d'expliquer comment un rayonnement aussi extrême peut être produit. "
Quelle que soit l’explication, le pulsar Vela détient désormais officiellement le record du pulsar à rayons gamma le plus élevé découvert à ce jour.
"Cette découverte ouvre une nouvelle fenêtre d'observation, permettant la détection d'autres pulsars dans la gamme des dizaines de téraélectronvolts à l'aide des télescopes à rayons gamma plus sensibles actuels et à venir, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des processus d'accélération extrêmes dans les objets hautement magnétisés", a déclaré Djannati-Atai.