Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide, correspondant au coeur effondré d’une étoile massive ayant explosé en supernova en fin de vie. Les astronomes ont recensé aujourd’hui presque 1 800 pulsars dans la Voie Lactée. La plupart ont été trouvés grâce à leurs signaux radio, une poignée d’entre eux seulement grâce à leurs très faibles « bips » en lumière visible et en rayons X.

Ce nouveau pulsar, découvert par le satellite Fermi, réside à l’intérieur d’un vestige de supernova connu sous le nom de CTA1, situé à environ 4 600 années-lumière dans la constellation de Céphée. La puissance et la sensibilité du télescope LAT (« Large Area Telescope », instrument principal de Fermi) ont permis de découvrir cet objet en observant uniquement son rayonnement gamma. Le faisceau radio, bien qu’émis, manque probablement la Terre. Ce pulsar émet 1 000 fois plus d’énergie que le Soleil et son faisceau, tel celui d’un phare de marine, balaye la Terre toutes les 316,86 millisecondes.

Le LAT balaye l’ensemble du ciel toutes les 3 heures et capte un photon gamma par minute venant de CTA1. Cela est suffisant pour établir la périodicité de l’émission et déterminer la période de rotation de l’étoile et son taux de ralentissement. Le faisceau du pulsar naît des effets combinés du champ magnétique intense et de la rotation rapide de l’étoile à neutrons. Les particules chargées s’échappent des pôles magnétiques de l’étoile à une vitesse proche de celle de la lumière pour créer le faisceau de rayons gamma que Fermi détecte. Parce que l’énergie qui s’échappe par ce rayonnement est fournie par la rotation même de l’étoile, celle-ci ralentit graduellement. Dans le cas de CTA1, sa période de rotation augmente d’une seconde tous les 87 000 ans. 

La découverte réalisée par le satellite Fermi montre le chemin à suivre pour trouver les nombreux pulsars jeunes qui se cachent dans la Galaxie. A peine 2 000 sont connus alors qu’on en attend près de 20 000 âgés de moins d’un million d’années. Tous ne seront pas assez proches pour être détectés mais les scientifiques espèrent que CTA1 est le premier d’une longue série qui permettra de mieux comprendre comment les pulsars peuvent produire ces incroyables faisceaux de lumière et de particules très énergétiques.

Le Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA est développé en collaboration avec le Département de l’Energie américain, avec d’importantes contributions d’instituts et partenaires en France, Allemagne, Italie, Japon, Suède et aux Etats-Unis.


Des nuages de particules chargées se déplacent le long des lignes de champ magnétiques du pulsar (en bleu) et créent un faisceau de rayons gamma (en violet) à la manière d'un phare de marine dans cette illustration.
© NASA


Le télescope Fermi a découvert le premier pulsar grâce à son émission gamma. Le pulsar (ici en médaillon) se trouve dans le vestige de supernova CTA1 dans la constellation de Céphée.
© NASA /S. Pineault, DRAO


Bibliographie
The Fermi Gamma Ray Space Telecope discovers the pulsar in the Young Galactic Supernova-Remnant CTA 1, Science Express, 16 octobre 2008



Pour en savoir plus :

• Le site internet du Service d'Astrophysique de l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers

*LLR : Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École Polytechnique), CENBG : Centre d'études nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CNRS/Université de Bordeaux 1), LPTA : Laboratoire de physique théorique et astroparticules (CNRS/Université Montpellier 2).
**IRFU : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers, Service d'Astrophysique (SAp), Laboratoire AIM (CEA-IRFU/Université Paris Diderot/CNRS) et Service d’Electronique des détecteurs et d’Informatique (Sédi), Saclay.
***Centre d'Étude spatiale des rayonnements (CNRS/Université Toulouse 3).




Communiqué commun CEA/CNRS