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Gigantesques aimants dans la Galaxie

Nuages denses d’électrons autour d’étoiles à neutrons

Les étoiles à neutrons sont les objets les plus magnétiques de l’Univers. Certaines, appelées « magnétars » ont un champ magnétique record de plus de 10¹¹ Tesla (T), soit un million de milliards de fois celui du Soleil calme. C’est autour de ces magnétars que vient d’être découvert un nuage très dense d’électrons. Ces résultats, annoncés par une équipe internationale à laquelle participe Diego Götz du Service d’Astrophysique (SAp) du CEA-Irfu, résulte d’une analyse très fine de l’émission en rayons X observée par les satellites de l’Agence spatiale européenne (ESA) XMM-Newton et INTEGRAL. L’énorme batterie que constitue l’étoile à neutrons très fortement magnétisée gave en électrons sa magnétosphère, d’une manière beaucoup plus efficace que dans le cas des autres étoiles à neutrons. Ces phénomènes physiques, totalement inaccessibles en laboratoire au regard de la puissance des champs magnétiques en jeu permettent de mieux comprendre le comportement de la matière dans des états extrêmes. Ces travaux sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal et font l’objet d’un communiqué de presse de l’ESA.

Les étoiles à neutrons magnétisées en rotation, appelées aussi pulsars, sont entourées d’un nuage d’électrons qui composent leur magnétosphère. Dans le cas des magnétars, le champ magnétique atteint une valeur extrême, impossible à reproduire sur Terre, faisant de ces objets les aimants les plus puissants de l’Univers. Les photons émis par la surface chaude de l’étoile à neutrons se propagent dans la magnétosphère. Sous l’effet du champ magnétique et du plasma d’électrons de la magnétosphère, ils gagnent une grande quantité d’énergie et deviennent ainsi de puissant émetteurs en rayons X. En étudiant les propriétés de ce rayonnement sur un échantillon de magnétars, les scientifiques sont parvenus à mesurer la densité d’électrons nécessaires pour rendre compte des observations. Ils concluent qu’elle doit être 1000 fois plus intense que dans le cas des pulsars.Vue d’artiste d’un magnétar (Crédit: Sky and Telescope 2008, Gregg Dindermann)

Contact : Diego Götz

Publication :

« Resonant cyclotron scattering in magnetars’ emission«
N. Rea, S. Zane, R. Turolla,2, M. Lyutikov and D. Götz
dans la revue The Astrophysical Journal d’octobre 2008
Pour une version électronique (format PDF, 2.2 Mo)

voir aussi : le communiqué de presse de l’Agence spatiale européenne (en anglais) et son complément d’informations

Pour en savoir plus : – le site XMM-Newton du Service d’Astrophysique
: – le site INTEGRAL du Service d’Astrophysique

Note :

[1]Les magnétars sont, comme les pulsars, des étoiles à neutrons en rotation. Une étoile à neutrons est le coeur résiduel d’une supernova, explosion d’une étoile massive. Les magnétars, dont l’existence a été prédite en 1992, possèdent un champ magnétique pouvant aller jusqu’à 10¹⁵ gauss soit 10¹¹ Tesla (T). Cette valeur est 1000 fois plus grande que le champ magnétique des pulsars; déjà très intense. A titre de comparaison, le champ magnétique de la Terre est de 50 microteslas. L’émission en rayons X des magnétars excède l’énergie rotationnelle de l’étoile à neutrons. Ce mécanisme, explication de l’origine de l’émission des pulsars, ne peut donc s’appliquer. Les magnétars tirent leur énergie de leur énorme champ magnétique. Ils sont beaucoup plus rares que les pulsars : une quinzaine est actuellement recensée dans la Galaxie contre près de 2000 pulsars radio.

Rédaction : Christian Gouiffès

Jean-Marc BONNET-BIDAUD