Le pulsar du Crabe émet les rayons gamma les plus puissants détectés à ce jour

De nouvelles données issues de la Collaboration VERITAS remettent en question les modèles théoriques de l’émission de pulsars

Des astrophysiciens ont détecté des rayons gamma émis par le pulsar du Crabe dont la puissance énergétique est largement supérieure aux données avancées par les modèles théoriques. Émettant un niveau d’énergie supérieur à 100 milliards d’électronvolts (100 GeV), l’étonnante impulsion de rayons gamma a été détectée par le télescope VERITAS à l’Observatoire Whipple, situé en Arizona. Une équipe internationale de scientifiques a fait part de cette découverte dans un article publié le 7 octobre dans le magazine Science.

Andrew McCann, doctorant de l’Université McGill à Montréal, Nepomuk Otte de l’Université de Californie à Santa Cruz, et Martin Schroedter de l’Observatoire astrophysique Smithsonian, ont réalisé la majeure partie des travaux analytiques menés dans le cadre de l’étude, à laquelle ont pris part plus de 100 scientifiques au sein de la collaboration VERITAS. Cette découverte est le fruit d’efforts qu’Andrew McCann a déployés pendant près de sept ans.

Le pulsar du Crabe est une étoile à neutrons animée d’un mouvement de rotation rapide. Ce pulsar est en fait le noyau effondré d’une énorme étoile formée à la suite d’une spectaculaire exposition de supernovæ en 1054. Dans son sillage, cette explosion a fait apparaître la brillante nébuleuse du Crabe, dont le centre abrite le pulsar. Il s’agit de l’un des objets célestes les plus étudiés. Effectuant environ 30 rotations à la seconde, le pulsar est entouré d’un champ magnétique dense et co-rotatif duquel sont émis des faisceaux de radiation. Parce qu’ils ne sont pas alignés avec l’axe de rotation de l’étoile, les faisceaux décrivent une large courbe, tel un phare. Par conséquent, bien que les faisceaux soient constants, ils sont détectés sur Terre comme de rapides impulsions radiatives.

Depuis longtemps, les scientifiques s’entendent sur les causes fondamentales de l’émission de pulsars. Les forces électromagnétiques générées par le champ magnétique stellaire, lequel tourne rapidement sur lui-même, accélèrent la progression des particules vers la vitesse de la lumière, produisant ainsi une radiation à large spectre. Au-delà de ces données, toute autre information relève du mystère le plus complet.

Avant le dévoilement de ces résultats, la radiation sphérique servait de principale explication à l’émission pulsée de rayons gamma. La radiation sphérique se produit lorsqu’une particule chargée à haute énergie longe un champ magnétique courbé. Toutefois, selon Andrew McCann, ce mécanisme n’est pas lié aux rayons gamma d’un niveau d’énergie supérieur à 100 GeV. Cette découverte a causé une grande surprise et incitera les scientifiques à étudier de plus près l’émission de rayons gamma à haute énergie afin d’approfondir leurs connaissances quant aux mécanismes qui en sont la cause.

Logé dans l’Observatoire Fred Lawrence Whipple, en Arizona du Sud, VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System/Système d’imagerie de radiation très énergétique par réseau de télescopes) est un observatoire terrestre voué à l’observation astronomique des rayons gamma. VERITAS compte quatre réflecteurs optiques d’une superficie de 12 mètres destinés à l’enregistrement de la radiation Cherenkov. Celle-ci est générée par les gerbes de rayons gamma à haute énergie propulsés dans l’atmosphère. La sensibilité maximale de ces télescopes imageurs classée dans une catégorique énergétique oscillant entre 100 GeV et 10 TeV (10 000 GeV ou 10 trillions d’électronvolts).

Parmi les 95 coauteurs de l’article sur le pulsar du Crabe paru dans le magazine Science, on compte 26 scientifiques œuvrant au sein d’institutions rattachées à VERITAS.

Les travaux de recherche ont été financés par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie, le ministère américain de l’Énergie, la Fondation nationale des sciences des États-Unis, l’Institut Smithsonian, le Science and Technology Facilities Council du Royaume-Uni et la Fondation irlandaise des sciences.