Comment des vortex invisibles accélèrent les pulsars ✛
89 millisecondes. En ce laps de temps, un pulsar peut soudainement augmenter sa vitesse de rotation. Un pulsar est une étoile à neutrons, née lors de l’explosion grandiose d’une supernova. Elle se contracte jusqu’à la taille d’une ville, mais sa masse dépasse celle du Soleil. Un tel objet tourne avec la précision d’une horloge atomique, mais tous les quelques années, son rythme se dérègle — un glitch se produit, une accélération soudaine.
À l’intérieur du pulsar, la matière se trouve dans un état de superfluidité — elle s’écoule sans frottement. Tout ce fluide est parcouru par des milliards de vortex microscopiques (dans une étoile réelle, il y en a environ 10¹⁷ — plus que de grains de sable sur toutes les plages de la Terre). Ces vortex transportent la rotation de l’étoile, comme de minuscules engrenages. Ils peuvent s’accrocher aux irrégularités de la croûte solide — comme des flocons de neige sur une pente de montagne. Quand la tension due aux vortex bloqués devient trop forte, ils se détachent tous en même temps — une avalanche. Cette libération en avalanche accélère instantanément la croûte — c’est ainsi que se produit un glitch.
Jocelyn Bell Burnell a découvert le premier pulsar en 1967, mais ce n’est que récemment que les scientifiques ont pu percer le mécanisme des glitches. Une nouvelle simulation numérique a montré que tout repose sur des « pièges » — des zones particulièrement collantes de la croûte. Sous l’effet de l’énorme gravité, la croûte se fissure et des régions où les vortex s’accrochent très fortement apparaissent. Chaque piège a la taille d’un terrain de basketball. Un seul se déclenche — un petit glitch se produit. Plusieurs se déclenchent ensemble — et le glitch est alors saccadé, vraiment important. C’est exactement ce que l’on observe chez le pulsar PSR J0537-6910 — il connaît à la fois de petits et de grands glitches.
Ainsi, en 89 millisecondes, une avalanche de centaines de milliers de vortex réécrit la rotation d’une étoile entière. C’est un infime instant dans l’évolution stellaire qui dure des milliards d’années, mais ce sont précisément ces moments qui aident à comprendre comment vivent les objets les plus denses de l’Univers.
Le célèbre pulsar Vela a connu plus de 20 glitches de type avalanche. En 2016, l’un d’eux a été précédé par un net ralentissement de la rotation — signe probable de la formation d’un nouveau piège dans la croûte.
Dans le roman « L’Œuf du Dragon » de Robert Forward, une vie intelligente sur une étoile à neutrons utilise les glitches de rotation comme source d’énergie.