Plus d’un million de miles par heure : Chandra de la NASA attrape Pulsar dans un piège à vitesse X-Ray

Le reste de la supernova G292.0 + 1.8 contient un pulsar se déplaçant à plus d’un million de miles par heure, comme le montre l’image Chandra avec une image optique du Digitized Sky Survey. Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide qui peuvent se former lorsque des étoiles massives manquent de carburant, s’effondrent et explosent. Parfois, ces explosions produisent un “coup de pied”, qui a envoyé ce pulsar traversant les restes de l’explosion de la supernova. Des images supplémentaires montrent un gros plan sur ce pulsar dans les rayons X de Chandra, qui l’a observé à la fois en 2006 et 2016 pour mesurer cette vitesse remarquable. Les croix rouges dans chaque panneau indiquent la position du pulsar en 2006. Crédit : X-ray : NASA/CXC/SAO/L. Xi et al. ; Optique : Palomar DSS2

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  pulsar
  Observé pour la première fois aux fréquences radio, un pulsar est une étoile à neutrons en rotation qui émet des impulsions régulières de rayonnement. Les astronomes ont développé trois catégories de pulsars : les pulsars à accrétion, les pulsars à rotation et les pulsars à propulsion nucléaire ; et les ont depuis observés aux énergies des rayons X, optiques et gamma.

  ” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>pulsar is racing through the debris of an exploded star at a speed of over a million miles per hour.

• To measure this, researchers compared

Le reste de supernova G292.0 + 1.8 contient un pulsar se déplaçant à plus d’un million de miles par heure. Cette image présente des données de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA (rouge, orange, jaune et bleu), qui a été utilisé pour faire cette découverte. Les rayons X ont été combinés avec une image optique du Digitized Sky Survey, une étude au sol de tout le ciel.

Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide qui peuvent se former lorsque des étoiles massives manquent de carburant, s’effondrent et explosent. Parfois, ces explosions produisent un “coup de pied”, qui a envoyé ce pulsar à travers les restes de l’explosion de la supernova. Un encart montre un gros plan sur ce pulsar dans les rayons X de Chandra.

Pour faire cette découverte, les chercheurs ont comparé des images Chandra de G292.0+1.8 prises en 2006 et 2016. Une paire d’images supplémentaires montre le changement de position du pulsar sur une période de 10 ans. Le changement de position de la source est faible car le pulsar se trouve à environ 20 000 années-lumière de la Terre, mais il a parcouru environ 120 milliards de miles (190 milliards de km) au cours de cette période. Les chercheurs ont pu mesurer cela en combinant les images haute résolution de Chandra avec une technique minutieuse de vérification des coordonnées du pulsar et d’autres sources de rayons X en utilisant des positions précises du satellite Gaia.

Positions Pulsar, 2006 & 2016. Crédit : Radiographie : NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.

L’équipe a calculé que le pulsar se déplaçait à au moins 1,4 million de miles par heure du centre du reste de la supernova vers le coin inférieur gauche. Cette vitesse est environ 30% supérieure à une estimation précédente de la vitesse du pulsar qui était basée sur une méthode indirecte, en mesurant la distance entre le pulsar et le centre de l’explosion.

La vitesse nouvellement déterminée du pulsar indique que G292.0 + 1.8 et son pulsar pourraient être beaucoup plus jeunes que ce que les astronomes pensaient auparavant. Les chercheurs estiment que G292.0+1.8 aurait explosé il y a environ 2 000 ans vu de la Terre, plutôt qu’il y a 3 000 ans comme calculé précédemment. Cette nouvelle estimation de l’âge de G292.0+1.8 est basée sur l’extrapolation de la position du pulsar vers l’arrière dans le temps afin qu’il coïncide avec le centre de l’explosion.

Plusieurs civilisations autour du globe enregistraient des explosions de supernova à cette époque, ouvrant la possibilité que G292.0+1.8 ait été directement observé. Cependant, G292.0 + 1.8 est sous l’horizon pour la plupart des civilisations de l’hémisphère nord qui auraient pu l’observer, et il n’y a aucun exemple enregistré d’une supernova observée dans l’hémisphère sud dans la direction de G292.0 + 1.8.

Une vue rapprochée du centre de l’image Chandra de G292+1.8. La direction du mouvement du pulsar est indiquée (flèche) et la position du centre de l’explosion (ovale vert) en fonction du mouvement des débris vu dans les données optiques. La position du pulsar est extrapolée en arrière de 3 000 ans et le triangle représente l’incertitude de l’angle d’extrapolation. L’accord de la position extrapolée avec le centre de l’explosion donne un âge d’environ 2 000 ans pour le pulsar et G292+1,8. Le centre de masse (croix) des éléments détectés par rayons X dans les débris (Si, S, Ar, Ca) se trouve du côté opposé du centre de l’explosion par rapport au pulsar en mouvement. Cette asymétrie dans les débris en haut à droite de l’explosion a entraîné le coup de pied du pulsar en bas à gauche, par conservation de la quantité de mouvement. Crédit : Radiographie : NASA/CXC/SAO/L. Xi et al. ; Optique : Palomar DSS2

En plus d’en savoir plus sur l’âge de G292.0 + 1.8, l’équipe de recherche a également examiné comment la supernova a donné au pulsar son puissant coup de pied. Il existe deux possibilités principales, toutes deux impliquant que la matière ne soit pas éjectée uniformément par la supernova dans toutes les directions. Une possibilité est que les neutrinos produits lors de l’explosion soient éjectés de l’explosion de manière asymétrique, et l’autre est que les débris de l’explosion soient éjectés de manière asymétrique. Si le matériau a une direction préférée, le pulsar sera projeté dans la direction opposée en raison du principe de physique appelé la conservation de la quantité de mouvement.

La quantité d’asymétrie des neutrinos nécessaire pour expliquer la vitesse élevée de ce dernier résultat serait extrême, ce qui appuie l’explication selon laquelle l’asymétrie dans les débris de l’explosion a donné son coup de pied au pulsar.

L’énergie transmise au pulsar par cette explosion était gigantesque. Bien qu’il ne mesure qu’environ 10 miles de diamètre, la masse du pulsar est 500 000 fois celle de la Terre et il se déplace 20 fois plus vite que la vitesse de la Terre en orbite autour du Soleil.

Les derniers travaux de Xi Long et Paul Plucinksky (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) sur G292.0+1.8 ont été présentés lors de la 240e réunion de l’American Astronomical Society à Pasadena, en Californie. Les résultats sont également discutés dans un article qui a été accepté pour publication dans The Astrophysical Journal. Les autres auteurs de l’article sont Daniel Patnaude et Terrance Gaetz, tous deux du Centre d’astrophysique.

Référence : « The Proper Motion of the Pulsar J1124-5916 in the Galactic Supernova Remnant G292.0+1.8 » par Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky et Terrance J. Gaetz, accepté, Le Journal Astrophysique.
arXiv:2205.07951

Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le centre de rayons X Chandra du Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques depuis Cambridge, Massachusetts, et les opérations aériennes depuis Burlington, Massachusetts.