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Les pulsars milliseconde

Les pulsars milliseconde diffèrent des pulsars standard du fait de leur plus faible période, donc de leur plus grande vitesse de rotation. Des 2300 pulsars recensés sur WVU MSP list, 226 ont leur période inférieure à 30 ms, ce qui peut constituer une limite séparant les populations standard et milliseconde.

A l’origine, on pense que ces objets sont des pulsars normaux en orbite autour d’une étoile compagnon. Dans une telle situation, il peut y avoir transfert de matière du compagnon vers le pulsar, celui-ci récupérant par la même occasion du moment cinétique (lié à la vitesse de rotation) ce qui provoque son accélération, parfois jusqu’à des périodes de rotation très faibles (1,4 ms pour PSR J1748-2446ad). Pendant cette phase d’accrétion de matière, des rayons X sont générés par la chute de matière vers le pulsar ; on parle alors de « binaires à rayons X » (X-Ray Binaries). Ce stade est une étape importante dans la formation de pulsars milliseconde. Deux cas peuvent se présenter suivant la masse du compagnon. Pour de faibles masses, le transfert de matière se fait lentement et conduit à un pulsar milliseconde de très faible période, accompagné d’une étoile de type « naine blanche ». Dans le cas d’un compagnon avec une masse importante, celui-ci peut exploser en supernova, ce qui conduit à un système double d’étoiles à neutrons. Ces observations sont confirmées par le fait que 90 % des pulsars milliseconde connus ont un compagnon, tandis que moins d’un pourcent des pulsars normaux sont dans en système binaire.

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Vue d’artiste d’un pulsar dans un système binaire

Bien que les pulsars milliseconde représentent moins de 10 % des pulsars connus, ils constituent la moitié des pulsars détectés à ce jour comme émetteurs de rayons X. Pourtant, seul un pulsar milliseconde, PSR J0218+4232, a été détecté aux énergies supérieures, les rayons γ, par le satellite EGRET. On s’attend cependant à observer de nombreux pulsars milliseconde dans ces courtes longueurs d’onde grâce au satellite Fermi.

Ci-dessous, notre premier MSP en gammas (voir http://adsabs.harvard.edu/abs/2009ApJ...699.1171A). La belle statistique en ce plot vient après 3 ans de données, que nous avons publié dans le catalog 2PC.

Recherche d’ondes gravitationnelles : Si on peut suivre une vingtaine de MSPs bien distribués sur le ciel pendant plusieurs années et avec une précision de l’ordre de 100 ns, on devrait pouvoir détecter des ondes gravitationnelles de basse fréquence. Plus de 70 nouveaux MSPs radio ont été découvert aux positions de sources gamma qui n’étaient pas identifiées. Comme le LAT balaie le ciel entier en permanence, ces MSPs sont bien plus éloignés du plan galactique que ceux connus avant Fermi (les surveys radio ont favorisé le plan). Donc... Fermi aide réellement à la recherche d’ondes gravitationnelles.

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Phasogramme J0034+0451
Le premier pulsar milliseconde découvert par Fermi. Nous ne pensions pas qu’il y en aurait autant !

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