Les astronomes utilisant l'observatoire à rayons X de l'ESA XMM-Newton ont détecté un petit "point chaud" lumineux. à la surface de l'étoile à neutrons appelée Geminga, à 500 années-lumière. Le point chaud est de la taille d'un terrain de football et est causé par le même mécanisme produisant les queues de rayons X de Geminga. Cette découverte identifie le lien manquant entre les rayons X et l'émission de rayons gamma de Geminga.
Les étoiles à neutrons sont les plus petites étoiles connues. Ce sont les restes super-denses d'étoiles massives qui sont mortes dans des explosions cataclysmiques appelées supernovae. Ils ont été projetés à travers l'espace comme des boulets de canon et mis en rotation à un rythme effréné, avec des champs magnétiques des centaines de milliards de fois plus forts que ceux de la Terre.
Dans le cas de Geminga, ce boulet de canon contient une fois et demie la masse du Soleil, serré dans une sphère de seulement 20 kilomètres de diamètre et tournant quatre fois par seconde.
Un nuage animé de particules chargées électriquement entoure Geminga. Ces particules sont guidées par ses champs magnétiques et électriques. L'observatoire XMM-Newton de l'ESA avait déjà découvert que certaines de ces particules étaient éjectées dans l'espace, formant des queues qui coulaient derrière l'étoile à neutrons au fur et à mesure qu'elle dévalait.
Les scientifiques ne savaient pas si les queues de Geminga étaient formées par des électrons ou par leurs particules jumelles de charge électrique opposée, appelées positrons. Néanmoins, ils s'attendaient à ce que, par exemple, si des électrons sont projetés dans l'espace, les positrons devraient être dirigés vers l'étoile à neutrons elle-même, comme dans un «propre objectif». Lorsque ces particules frappent la surface de l'étoile, elles devraient créer un point chaud, une région considérablement plus chaude que l'environnement.
Une équipe internationale d'astronomes, dirigée par Patrizia Caraveo, IASF-CNR, Italie, a maintenant signalé la détection d'un tel point chaud sur Geminga en utilisant l'observatoire XMM-Newton de l'ESA.
Avec une température d'environ deux millions de degrés, ce point chaud est considérablement plus chaud que le demi-million de degrés de la surface environnante. Selon ce nouveau travail, le point chaud de Geminga ne fait que 60 mètres de rayon.
"Ce point chaud est de la taille d'un terrain de football", a déclaré Caraveo, "et est le plus petit objet jamais détecté en dehors de notre système solaire." Les détails de cette taille ne peuvent actuellement être mesurés que sur la Lune et Mars et, même alors, uniquement à partir d'un vaisseau spatial en orbite autour d'eux.
La présence d'un point chaud a été suspectée à la fin des années 1990, mais ce n'est que maintenant que nous pouvons le voir «en direct», émettant des rayons X lorsque Geminga tourne, grâce à la sensibilité supérieure de l'observatoire à rayons X de l'ESA, XMM-Newton.
L'équipe a utilisé les caméras européennes d'imagerie photonique (EPIC) pour mener une étude sur Geminga, d'une durée d'environ 28 heures consécutives et enregistrer l'heure et l'énergie d'arrivée de chaque photon à rayons X que Geminga a émis à la portée de XMM-Newton.
«Au total, cela représentait 76 850 comptes de rayons X? deux fois plus que ce qui a été collecté par toutes les observations précédentes de Geminga, depuis l'époque de l'Empire romain », a déclaré Caraveo.
Connaître le taux de rotation de Geminga et l'heure de l'arrivée de chaque photon signifiait que les astronomes pouvaient identifier les photons provenant de chaque région de l'étoile à neutrons pendant sa rotation.
Lorsqu'ils ont comparé des photons provenant de différentes régions de l'étoile, ils ont constaté que la? Couleur? des rayons X, ce qui correspond à leur énergie, a changé avec la rotation de Geminga. En particulier, ils pouvaient clairement voir un changement de couleur distinct lorsque le point chaud était en vue puis disparaissait derrière l'étoile.
Cette recherche comble l'écart entre les rayons X et l'émission de rayons gamma des étoiles à neutrons. XMM-Newton a montré que les deux peuvent provenir du même mécanisme physique, à savoir l'accélération des particules chargées dans la magnétosphère de ces étoiles dégénérées.
"L'observation Geminga de XMM-Newton a été particulièrement fructueuse", a déclaré Norbert Schartel, Project Scientist de l'ESA pour XMM-Newton. «L'année dernière, il a permis la découverte des queues source et maintenant il a trouvé son point chaud tournant.»
Caraveo applique déjà cette nouvelle technique à d'autres étoiles à neutrons pulsants observées par XMM-Newton à la recherche de points chauds. Cette recherche représente un nouvel outil important pour comprendre la physique des étoiles à neutrons.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
