Magnetars et explosions
(complément du 4 mars 2005)
En plus des explosions "ordinaires" de rayons gamma en provenance des galaxies éloignées, il existe de brefs éclats qui peuvent trouver leurs sources plus près de chez nous, dans notre propre galaxie. Un de ceux ci, étonnamment puissant, atteignit la terre le 27 Decembre 2004. Il fut assez intense pour saturer la plupart des détecteurs de "Swift," décrit ci-dessus, et s'il n'a duré qu'environ une demi seconde, son effet sur l'ionosphère au-dessus de l'océan pacifique a perturbé les communications pendant environ une heure. Une quinzaine de satellites en orbite autour de la terre l'ont détecté.
La source de cet éclat était le pulsar SGR 1806-20, déjà sous surveillance en raison de son important champ magnétique. Les pulsars sont des vestiges de supernova, l'effondrement massif d'étoiles ayant épuisé la totalité de leur carburant nucléaire. Si cette étoile est assez massive (notre soleil n'en est apparemment pas là ) elle subit une réaction nucléaire rapide, qui la vide de presque toute son énergie gravitationnelle, une énorme quantité. Il en reste une "étoile à neutron" de quelques kilomètres de diamètre, un ensemble de neutrons tournant rapidement, avec la densité d'un noyau atomique et une masse de l'ordre de celle du soleil.
Parallèlement à cette compression, tout champ magnétique préalable peut considérablement r s'amplifier. Comme expliqué ici, dans un plasma bon conducteur de l'électricité (c'est le cas de l'étoile en cours d'effondrement) les lignes de champ magnétique se comportent comme si elles étaient "gelées" dans le milieu qu'elles pénètrent. Si celui-ci est comprimé, les mêmes lignes occupent un espace plus petit avec une plus grande densité, donc le champ magnétique devient beaucoup plus intense. Par exemple, si les dimensions du champ sont 10.000 fois concentrée, la section d'un "tube" de lignes de champ magnétique est rétrécie 100 millions de fois, et le champ magnétique à l'intérieur de ce tube devient 100 millions de fois plus intense.
L'étoile SGR 1806-20 avait apparemment un champ magnétique respectable quand elle a commencé à s'effondrer, et par conséquence par finir en étoile à neutron avec un champ magnétique excessivement intense, un "magnetar". Ces étoiles, dans notre galaxie, (on en connaît environ 10 ) émettent parfois des éclats de rayon gamma. Celle-ci avait précédemment émis de petites bouffées, et deux événements remarquables avaient été enregistrés en 1979 et 1998, mais les derniers les ont surpassés d'un facteur 100 environ.
Comment naissent les rayons gamma ne peut qu'être pressenti, mais l'énergie magnétique doit y jouer un rôle -- et elle semble également être liée à l'accélération des particules sur le soleil, qui est probablement elle même essentielle à la production des rayons gamma. Certains pensent que les lignes de champ magnétique contraintes et, tordues par la rotation (qui est également énormément amplifiée quand une étoile s'effondre) sont forcées de soudainement "se détendre" dans une certaine limite, comme un ressort trop tendu se relâche. Cette étoile est à environ 50.000 années lumière de la terre, et les astrophysiciens commencent à se demander si la courte explosion de rayon gamma ne pourrait pas avoir la même signification que celles détectées depuis les galaxies lointaines.
Notes supplémentaires: : Cet événement a été décrit dans le"New York Times du 2-20-2005 et à la page.1178 de l'édition de "Science" du 2-25-2005.
Une présentation plus détaillée et plus technique se trouve dans l'article "Record Gamma-Ray Flare Is Attributed to a Hypermagnetized Neutron Star in Our Galaxy" par Bertram Schwartzschild à la page 19 de la parution de Mai 2005 de "Physics Today."
Les scientifiques trouveront une information intéressante en 5 articles dans l'édition du 28 avril 2005 de "Nature, p. 1098-1114.
Cet événement de décembre est également discuté ici.
Pour une discussion préalable sur les magnetars dans notre galaxie, voyez ici, avec des références à un événement précédent, le 27 août 1998, commençant à une distance estimée de 20.000 années lumière.
Ondes radio
L'autre mode est semblable à celui des émissions d'ondes radio par une antenne. Une
antenne radio émet un courant alternatif rapide qui s'écoule d'arrière en avant par rapport à elle , et une particule énergique mobilisée d'arrière en avant (vu de côté) fait la même chose en se développant en spirales autour d'une ligne de champ magnétique. (les "lois des photons" s'appliquent ici aussi, mais parce que les photons sont très petits, l'"analogie avec l'antenne" peut être utilisée.)
Les ondes radio en provenance de l'espace ont été accidentellement découvertes en 1932 par Karl Jansky,
un radio-ingénieur des laboratoires Bell. Dès lors de nombreux radio-télescopes ont balayé les cieux et découvert des sources remarquables de radio et de micro-ondes. Elles semblent souvent indiquer des particules de grande énergie; par exemple, certaines sources liées aux galaxies éloignées suggèrent que des particules sont emprisonnées dans d'énormes structures magnétiques. Certains viennent du centre de notre propre galaxie, où des télescopes reliés par radio à des milliers de milles de là ont exactement indiqué une source extrêmement compacte, maintenant identifiée comme un gigantesque trou noir.
Les pulsars sont sans doute les meilleures sources connues de cette classe, origine d'impulsions par radio dont la répétition est extrêmement réguliere. Ils semblent être des "étoiles à neutrons ", vestiges de l'effondrement d'une explosion de supernova, étoiles aussi massives que le soleil mais aussi dense qu'un noyau atomique, ne mesurant pas plus que 8-10 milles de diamètre. L'effondrement amplifie aussi considérablement le champ magnétique existant et accélère énormément la rotation des étoiles, créant des étoiles qui tournent environ une fois par seconde, parfois plus rapidement, avec des champs magnétiques tout à fait extraordinaires.
On pense que les impulsions - radio viennent des particules se déroulant en spirales dans ces champs et qu'elles rayonnent dans les directions dictées par les lignes de champ magnétique. Ainsi le radio-faisceau d'un pulsar en rotation peut balayer la terre, comme le faisceau lumineux d'un phare. On a observé que la fréquence de rotation diminue très lentement, suggérant un ralentissement progressif du processus.
Les théoriciens ont avancé que les particules ne pouvaient s'échapper du puissant piège magnétique -- et émettre des signaux comme ils le font - qu'en passant le long de l'axe de rotation, qui est nécessairement en même temps l'axe magnétique . L'image de la nébuleuse de crabe, à droite, prise par le télescope orbital "Chandra" (voir ci-dessus) semble entièrement confirmer cette vue.