Situé à 4 500 années-lumière, le système J1023 (PSR J1023+0038) abrite une étoile à neutrons qui tourne sur elle-même à une vitesse de près de 600 tours par seconde. Elle arrache la matière de son étoile compagne.
Ce processus génère une intense émission de rayons X, mais leur origine précise restait un mystère tenace. Une nouvelle étude, s'appuyant notamment sur les données du télescope spatial IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la Nasa, apporte une réponse surprenante qui remet en cause les modèles établis.
Un laboratoire cosmique unique
Le système J1023 n'est pas un pulsar ordinaire. C'est un spécimen rare de pulsar milliseconde transitionnel. Sa particularité est d'alterner entre deux phases distinctes : un état actif, où il dévore son étoile compagne et forme un disque de matière autour de lui (disque d'accrétion), et un état dormant où il se comporte comme un pulsar classique, émettant des pulsations radio détectables.
Cette dualité en fait un objet d'étude exceptionnel. « Les pulsars millisecondes transitionnels sont des laboratoires cosmiques qui nous aident à comprendre comment les étoiles à neutrons évoluent dans les systèmes binaires », explique Maria Cristina Baglio, chercheuse à l'Institut National d'Astrophysique italien et auteure principale de l'étude.
Le coupable n'était pas celui attendu
Jusqu'à présent, la théorie dominante voulait que les rayons X proviennent directement du disque d'accrétion chauffé par la matière qui tombe vers le pulsar. Mais les observations menées avec une armada de télescopes, dont l'IXPE, spécialisé dans l'analyse de la polarisation des rayons X, racontent une autre histoire.
En comparant la polarisation des rayons X avec celle de la lumière visible, les chercheurs ont découvert que l'angle de polarisation était identique. La conclusion est que la source d'énergie principale n'est pas le disque lui-même, mais le vent de pulsar.
Il s'agit d'un flux chaotique de gaz, de champs magnétiques et de particules accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière, qui vient percuter violemment le disque de matière.
Une découverte qui rebat les cartes
« Cette découverte est une preuve convaincante qu'un mécanisme physique unique et cohérent sous-tend la lumière que nous observons », déclare Francesco Coti Zelati, co-auteur de l'étude.
L'énergie du système ne vient pas majoritairement de la matière volée, mais bien de l'incroyable puissance du pulsar.
« Ces nouvelles observations montrent que le vent de pulsar alimente la majeure partie de l'énergie produite par le système », souligne Philip Kaaret, astrophysicien à la Nasa. Cette avancée va permettre d'affiner les modèles théoriques décrivant ces objets extrêmes.
N.B. : Source image (vignette) : Marco Maria Messa, University of Milan/INAF-OAB ; Maria Cristina Baglio, INAF-OAB.
