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Le plus long filament d’un pulsar vu de la Terre

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Marrakech, 14 Mar. (Maroc-Actu) –

L’observatoire à rayons X Chandra de la NASA a capturé un faisceau sans précédent de matière et d’antimatière provenant d’un pulsar, 64 trillions de kilomètres de long.

Grâce à son ampleur considérable, ce faisceau pourrait contribuer à expliquer la quantité étonnamment importante de positrons, les contreparties antimatière des électrons, dans toute la galaxie de la Voie lactée, rapporte cet observatoire.

Les astronomes ont découvert le faisceau, ou filament, en 2020, mais ne connaissaient pas sa longueur totale car il s’étendait au-delà du bord du détecteur Chandra. De nouvelles observations de Chandra par la même paire de chercheurs en février et novembre 2021 montrent que le filament est environ trois fois plus long que ce qui avait été vu initialement. Le filament s’étend sur environ la moitié du diamètre de la pleine Lune dans le ciel, ce qui en fait le plus long filament de pulsar vu de la Terre.

« Il est étonnant qu’un pulsar de seulement 22 kilomètres de diamètre puisse créer une structure si grande que nous pouvons la voir à des milliers d’années-lumière.« , a déclaré Martijn de Vries de l’Université Stanford à Palo Alto, en Californie, qui a dirigé l’étude. « À la même taille relative, si le filament s’étendait de New York à Los Angeles, nous pourrions le voir à des milliers d’années-lumière, le pulsar serait environ 100 fois plus petit que le plus petit objet visible à l’œil nu.« .

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Le pulsar s’appelle PSR J2030+4415 et est situé à environ 1 600 années-lumière de la Terre.. Cet objet de la taille d’une ville tourne environ trois fois par seconde, plus vite que la plupart des ventilateurs de plafond.

Ce résultat pourrait donner un nouvel aperçu de l’origine de l’antimatière de la Voie lactée, qui est similaire à la matière ordinaire mais dont les charges électriques sont inversées. Par exemple, un positron est l’équivalent chargé positivement de l’électron.

La grande majorité de l’univers est constituée de matière ordinaire plutôt que d’antimatière. Cependant, les scientifiques continuent de trouver des preuves d’un nombre relativement important de positrons dans les détecteurs sur Terre, ce qui soulève la question : Quelles sont les sources possibles de cette antimatière ?

Les chercheurs de la nouvelle étude Chandra pensent que les pulsars comme PSR J2030+4415 pourraient être une réponse. La combinaison de deux extrêmes, la rotation rapide et les champs magnétiques élevés des pulsars, entraîne une accélération des particules et un rayonnement de haute énergie qui crée des paires électron-positron (le processus habituel de conversion de la masse en énergie, déterminé par la célèbre équation d’Albert Einstein E = mc2, est inversé et l’énergie est convertie en masse).

Le pulsar peut laisser échapper ces positrons dans la galaxie.. Les pulsars génèrent des vents de particules chargées qui sont normalement confinées dans leurs puissants champs magnétiques. Le pulsar voyage dans l’espace interstellaire à environ un million de miles par heure, avec le vent derrière lui. Un choc de gaz se déplace devant le pulsar, comme l’accumulation d’eau devant un navire en mouvement. Cependant, il y a environ 20 à 30 ans, le mouvement du choc en arc semble s’être arrêté et le pulsar l’a rattrapé, ce qui a entraîné une interaction avec le champ magnétique interstellaire qui s’est déplacé presque en ligne droite de gauche à droite.

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« Cela a probablement déclenché un flux de particules », a déclaré le co-auteur Roger Romani, également de Stanford. « Le champ magnétique du vent du pulsar a été relié au champ magnétique interstellaire, et des électrons et positrons de haute énergie ont jailli à travers une buse formée par la connexion. »

En se déplaçant le long de la ligne de champ magnétique interstellaire à environ un tiers de la vitesse de la lumière, les particules l’ont éclairée en rayons X. Cela a produit le long filament vu par Chandra.

Auparavant, les astronomes ont observé de grands halos autour des pulsars proches dans la lumière gamma, ce qui implique que les positrons énergétiques ont généralement du mal à filtrer dans la galaxie. Cela remet en cause l’idée que les pulsars sont responsables de l’excès de positrons détecté par les scientifiques.. Toutefois, les filaments de pulsars récemment découverts, tels que PSR J2030+4415, montrent que les particules peuvent effectivement s’échapper dans l’espace interstellaire et finir par atteindre la Terre.

Un article décrivant ces résultats sera publié dans Le Journal de l’astrophysique et est disponible en ligne.

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