Découverte d’un système binaire de neutrons le plus léger grâce
Découverte d’un système binaire de pulsars exceptionnel par des astronomes chinois
Une équipe de chercheurs dirigée par Han Jinlin, du Centre national des observatoires astronomiques de l’Académie chinoise des sciences, a réalisé une avancée significative dans le domaine de l’astronomie grâce à l’utilisation du télescope radio à ouverture sphérique de cinq cents mètres (FAST) en Chine. Cette recherche a permis la détection du pulsar J1856−0039, un système binaire de pulsars qui se distingue par sa légèreté et sa compacité, établissant ainsi un nouveau record dans ce domaine.
Publiée récemment dans la revue Physical Review Letters, cette découverte repose sur des observations rigoureuses et précises. Elle représente un test sérieux pour la théorie de la relativité générale tout en ouvrant de nouvelles perspectives pour étudier des phénomènes astrophysiques extrêmes, la nature de la gravité et les origines cosmiques des éléments chimiques lourds.
Les étoiles à neutrons, qui sont des restes stellaires extrêmement denses nés de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie, sont souvent qualifiées de « horloges cosmiques » en raison de leurs rotations remarquablement stables et précises. Un système binaire d’étoiles à neutrons se compose de deux étoiles à neutrons en orbite l’une autour de l’autre, une configuration céleste rare résultant de deux explosions de supernova successives. Ces systèmes émettent au fil du temps des ondes gravitationnelles, provoquant un rapprochement des deux étoiles, qui finissent par fusionner.
Les scientifiques considèrent ces systèmes comme des laboratoires cosmiques essentiels, car ils constituent des sources majeures d’éléments lourds tels que l’or et le platine. De plus, ils offrent un environnement unique pour étudier la matière sous des densités extrêmes et tester les limites de la relativité générale.
FAST, le télescope radio le plus sensible au monde, a permis une détection sans précédent des pulsars. En utilisant un mode d’observation innovant développé par l’équipe de Han, les chercheurs ont mené un vaste sondage systématique le long du plan galactique, découvrant environ 900 nouveaux pulsars jusqu’à présent. Un suivi de surveillance précise a ensuite conduit à l’identification du pulsar J1856-0039.
Les données indiquent que ce système maintient une période orbitale de seulement 2,36 heures, ce qui le place parmi les orbites les plus serrées jamais observées dans un système binaire d’étoiles à neutrons. Cette proximité extrême entraîne une configuration hautement compacte, maximisant les effets relativistes observables.
De plus, ce système établit un nouveau repère pour la masse totale la plus basse jamais enregistrée dans une configuration binaire d’étoiles à neutrons. Avec une masse combinée équivalente à seulement 2,488 masses solaires, il représente le système le plus léger de son genre découvert à ce jour. Le pulsar visible possède une masse d’environ 1,30 masses solaires, tandis que son compagnon à neutrons pèse environ 1,19 masses solaires, se classant parmi les étoiles à neutrons les plus légères au monde, à proximité de la limite théorique minimale. Cela offre des perspectives sans précédent sur la physique des supernovae.
Selon les modélisations dynamiques de l’équipe, les deux étoiles à neutrons finiront par fusionner dans environ 82 millions d’années, probablement pour former une étoile à neutrons unique et plus massive. Cette chronologie évolutionnaire unique présente des implications profondes pour comprendre l’équation d’état régissant la matière à l’intérieur des étoiles à neutrons et pour retracer la genèse cosmique des métaux lourds précieux.
Han a souligné qu’en combinant des mesures de masse précises avec un suivi à long terme, l’étude des systèmes de pulsars binaires peut fournir des contraintes cruciales pour répondre à des questions fondamentales concernant la gravité de l’espace-temps et la matière ultra-dense. Cette découverte ouvre ainsi la voie à une meilleure compréhension des mystères de notre univers.
