PULSARS
Pulsars millisecondes et fond d'ondes gravitationnelles primordiales
Les pulsars millisecondes tournent sur eux-mêmes à une vitesse phénoménale en effectuant une rotation complète en moins de 10 millisecondes. Le premier fut découvert en 1982 à Arecibo, et une cinquantaine étaient connus au milieu des années 1990. Leur âge est comparable à celui de l'Univers (supérieur à 1 milliard d'années), leur champ magnétique est faible (10 000 T) relativement à celui des pulsars jeunes, et l'absence d'irrégularités, aléatoires ou brusques, dans les mesures de chronométrage implique une stabilité exceptionnelle de leur rotation, contrairement aux pulsars jeunes. Leur origine et leur évolution ont été difficiles à établir et sont toujours controversées. Normalement, un pulsar naît lors d'une supernova avec une période de rotation de quelques dizaines de millisecondes et ralentit pour atteindre des périodes de l'ordre de la seconde au bout d'environ 10 millions d'années. Alors la dynamo n'est plus assez efficace et il s'éteint. À moins qu'appartenant à un système binaire, il ne soit réaccéléré jusqu'à des vitesses bien supérieures pour s'allumer à nouveau pour une vie d'une durée comparable à celle de l'Univers. On appelle souvent ces pulsars à rotation rapide, pulsars recyclés. Ils appartiennent majoritairement à des systèmes binaires alors que cette circonstance est très exceptionnelle pour les pulsars jeunes. Le système binaire en question est composé d'une étoile à neutrons et d'un compagnon stellaire devenu géante ou supergéante. À ce stade final de l'évolution stellaire, l'enveloppe du compagnon est en expansion, et son gaz se déverse sur l'étoile à neutrons en s'enroulant autour par l'intermédiaire d'un disque d'accrétion transférant ainsi du moment cinétique de rotation à la manière du jouet d'enfant appelé yo-yo. Cette réaccélération de la rotation de l'étoile à neutrons conduit à déclencher la dynamo électrique, engendrée par la rotation rapide du champ magnétique dipolaire, et le pulsar s'allume avec l'apparition des deux faisceaux radio. Ce mécanisme peut en principe réaccélérer un pulsar jusqu'à une vitesse limite d'un tour en 0,5 milliseconde, au-delà de laquelle il éclate par perte de cohésion de la matière nucléaire. La plus courte période de rotation observée est de 1,5 milliseconde pour PSR 1937+21, ce qui correspond à la vitesse de rotation extrêmement élevée de 640 tours par seconde.
L'absence ou le très faible niveau des irrégularités de rotation des pulsars millisecondes permet de conduire des mesures de chronométrage très précises pendant plusieurs années, voire décennies, pour étudier le fond d' ondes gravitationnelles stochastiques dont une partie pourrait être d'origine primordiale. On pense que, juste après la naissance de l'Univers avec le big bang, avant la limite du temps de Planck de 10–43 seconde, un certain nombre de mécanismes produisirent un fond stochastique d'ondes gravitationnelles, dites primordiales. On devrait observer aujourd'hui ce fond d'ondes gravitationnelles comme le reliquat du tout début de l'Univers, de la même manière qu'on observe le fond radio à 2,735 kelvins, plus familier, qui correspond au reliquat de la fin de la phase thermique de l'Univers, un million d'années après le big bang. Le détecteur d'ondes gravitationnelles primordiales envisagé consiste à utiliser la Terre comme masse expérimentale en conduisant le chronométrage précis d'un réseau de pulsars millisecondes répartis uniformément sur le ciel. En passant dans le système solaire, les ondes gravitationnelles de grandes longueurs d'onde (de l'ordre de plusieurs années de lumière) font osciller la Terre autour de son orbite héliocentrique, produisant[...]
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Écrit par
- Jean-François LESTRADE : directeur de recherche au C.N.R.S. à l'Observatoire de Paris-Meudon
Classification
Médias
Nébuleuse du Crabe, 2
NASA/ ESA/ JPL/ Arizona State University
Pulsar : intensité des impulsions
Encyclopædia Universalis France
Pulsar : impulsion à une, deux ou trois cornes
Encyclopædia Universalis France
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DÉCOUVERTE DES PULSARS
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La découverte des pulsars constitue un exemple de découverte fortuite consécutive à la mise en service d'un nouvel instrument d' observation astronomique. Il s'agit aussi d'un exemple de mise en évidence d'objets dont l'existence avait été prévue par les théoriciens....
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ASTRONOMIE
- Écrit par James LEQUEUX
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BAADE WILHELM HEINRICH WALTER (1893-1960)
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Né le 24 mars 1893 à Schröttinghausen, en Westphalie, l'Allemand Wilhelm Heinrich Walter Baade est un des astronomes les plus importants du xxe siècle. Il a accompli l'essentiel de ses recherches aux États-Unis. Son premier article mémorable, Supernovae and Cosmic Rays (1934), est...
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