Des chercheurs des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC) et leurs collaborateurs chinois et étrangers ont découvert un pulsar binaire avec une période orbitale de 53 minutes à l’aide du radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST). La découverte de ce système binaire – nommé PSR J1953 + 1844 ou M71E – comble le vide dans l’évolution des systèmes de pulsars d’araignées. Les conclusions ont été publiées dans Nature le 20 juin.
Le premier pulsar a été découvert en 1967. A ce jour, environ 3 000 de ces objets fascinants, qui tournent régulièrement et rapidement comme des toupies dans le ciel, ont été retrouvés.
Certains pulsars sont situés dans des systèmes binaires, en orbite avec des étoiles compagnes. Si les deux étoiles sont proches l’une de l’autre, le pulsar avalera du matériel de l’étoile compagne pour continuer à tourner. Au début, l’étoile compagne est lourde. Mais au fur et à mesure que le pulsar « mange » son étoile compagne, les deux étoiles se rapprochent et tournent l’une vers l’autre avec une vitesse croissante. En revanche, au fur et à mesure que l’étoile perd de la masse et s’allège, le pulsar ne peut continuer à piller et repousse ainsi l’étoile compagne. En conséquence, la vitesse orbitale du pulsar ralentit.
Ce comportement, qui rappelle les araignées femelles mangeant des araignées mâles, a inspiré les astronomes à nommer les objets de ces deux étapes d’après respectivement les araignées à dos rouge et les veuves noires. Ils sont collectivement connus sous le nom de pulsars d’araignées.
L’évolution du dos rouge à la veuve noire prend beaucoup de temps, jusqu’à des centaines de millions d’années. Auparavant, seuls les systèmes de pulsars binaires dans les états redback et veuve noire avaient été détectés, sans qu’aucun état intermédiaire n’ait encore été trouvé. La raison en est que la période orbitale du pulsar intermédiaire prédite par cette théorie serait très courte et la distance entre les deux étoiles serait très proche, posant ainsi des défis pour l’observation. Pour cette raison, la théorie de l’évolution des systèmes de pulsars d’araignées du dos rouge à la veuve noire n’avait pas été entièrement prouvée.
Maintenant, cependant, la possibilité de cette voie évolutive a été confirmée par FAST, le radiotélescope le plus grand et le plus sensible au monde. L’équipe de recherche a utilisé l’observation à long terme par FAST pour détecter un système de pulsars d’araignées dont la durée orbitale est la plus courte jamais découverte – seulement 53 minutes. Sur la base de diverses indications lors de l’observation, les chercheurs ont déterminé que le système était dans un état intermédiaire sur la voie évolutive du dos rouge à la veuve noire, comblant ainsi le chaînon manquant dans la théorie de l’évolution du pulsar d’araignée.
« L’orbite du binaire est presque face à face – un tel système est extrêmement rare. FAST l’a trouvé dans la vaste mer d’étoiles en utilisant ses capacités de détection extrêmement élevées. Cela a comblé le vide dans l’évolution des systèmes de pulsars d’araignées et reflète [FAST’s] sensibilité sans précédent », a déclaré Jiang Peng du NAOC, co-auteur correspondant de l’étude.
Les critiques de Nature ont décrit le résultat comme un « système binaire de pulsars très intéressant. Cette découverte raccourcit le record de la période orbitale la plus courte d’un système binaire de pulsars d’environ 30%, indiquant un processus nouveau et inconnu dans l’évolution des pulsars d’araignées. »
Plus d’information:
Z. Pan et al, Un pulsar binaire dans une orbite de 53 minutes, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06308-w