Un phare qui dessine avec la lumière express
Au fin fond de l'espace, une étoile à neutrons en rotation rapide, un pulsar surnommé Phare, file à travers un gaz ténu. Telle une vedette fendant l'eau, il laisse derrière lui une traînée lumineuse de particules chargées. Cette traînée est visible en rayons X comme une queue brillante et un mince filament s'étendant sur plusieurs années-lumière.
Pulsar — c'est le résidu ultra-dense d'une étoile explosée, qui tourne des dizaines de fois par seconde et émet d'étroits faisceaux de rayonnement. Lorsqu'un tel objet traverse le milieu interstellaire, il accélère des électrons jusqu'à une vitesse proche de celle de la lumière. Ces électrons, en spiralant autour des lignes de champ magnétique, émettent un rayonnement X — ce qu'on appelle le rayonnement synchrotron. C'est semblable à la lumière d'une enseigne au néon, mais ici ce sont les particules qui sont excitées par le champ magnétique, et non l'électricité.
Les astronomes ont pointé l'observatoire spatial IXPE vers Phare, un instrument capable de mesurer la polarisation des rayons X. Ils ont accumulé un million de secondes d'observations — soit près de 12 jours de regard continu. Résultat : la lumière du filament est polarisée à 55 %, et la direction d'oscillation indique que le champ magnétique est étiré le long du filament, comme les fibres d'un câble. Une polarisation aussi élevée signifie que le champ magnétique y est presque non turbulent — il est calme et ordonné, et non bouillonnant comme le supposaient certains modèles.
Les scientifiques ont également remarqué que la polarisation de la queue en rayons X est presque perpendiculaire à la polarisation en ondes radio. Cela indique que les électrons qui émettent les rayons X et ceux qui émettent les ondes radio se trouvent à des endroits différents : les uns plus près du pulsar, les autres plus loin. Le pulsar lui-même est aussi polarisé, et son signal est bien décrit par le modèle du vecteur rotatif — le même qui fonctionne pour les pulsars radio ordinaires.
Phare continue de filer à travers la galaxie, laissant derrière lui une piste lumineuse. Désormais, nous savons que le champ magnétique le long de cette piste n'est pas chaotique, mais aligné comme des aiguilles de boussole. Cela change notre vision de la manière dont les pulsars interagissent avec l'espace environnant et nous pousse à chercher de nouvelles explications pour de telles traînées cosmiques.
Le pulsar Phare se déplace si vite qu'il laisse derrière lui une queue de plusieurs années-lumière — c'est plus long que la distance du Soleil à l'étoile la plus proche.