compagnon de pulsar

Dans un système binaire serré, une étoile peut pendant des années transférer sa matière à sa voisine, comme une personne qui donne progressivement tout ce qu'elle possède. Lorsque la source s'épuise, il reste un noyau dense, enveloppé dans un nuage de ses propres résidus.

Le ciel nocturne semble paisible, mais en réalité, des particules invisibles — les rayons cosmiques — nous traversent en permanence. Parmi elles, on trouve des électrons et leurs antiparticules, les positrons.

Un phare qui ne clignote pas à chaque seconde, mais toutes les quelques minutes, voire quelques heures. C'est exactement le comportement des transitoires radio à longue période, des sources cosmiques découvertes très récemment.

Quelque part au fin fond du cosmos, deux trous noirs supermassifs tournent l'un autour de l'autre. Leur danse n'est pas fluide — l'orbite est allongée, comme un élastique qui se tend puis se relâche. Chaque révolution engendre une ondulation dans le tissu de l'espace-temps — les ondes gravitationnelles.

Quelque part dans les profondeurs de la Voie lactée, des impulsions radio éclatent de temps en temps – rares, régulières, comme les battements d'un métronome lointain. Ces transitoires radio à longue période ont été découverts récemment et ont immédiatement laissé les astronomes perplexes.

La galaxie n'est pas un lac lisse, mais un étang parcouru d'ondulations. Ces ondulations sont créées par la matière noire ultra-légère (des particules des milliards de milliards de fois plus légères que l'électron).

1 799 kilomètres par seconde — c'est la vitesse à laquelle l'étoile S5-HVS1 quitte définitivement la galaxie. Il y a 4,8 millions d'années, elle a été éjectée du centre de la Voie lactée lors d'un passage très proche du trou noir supermassif Sgr A*.

L'étoile Tabby, phare dans la mer cosmique, déroute les astronomes depuis 2015. Sa lumière ne scintillait pas au rythme des planètes, mais comme dispersée par une tempête — des chutes profondes, des sursauts brusques. Mais au milieu de ce chaos, une chute régulière, presque parfaite, a été découverte. L'œil du cyclone.

En 2034, une fusée quitte le pas de tir avec une cargaison inhabituelle : deux sphères de la taille d'un gros globe terrestre, chacune pesant près d'une tonne. Aucun moteur, aucun appareil électronique. Seulement une surface miroitante composée de centaines de réflecteurs en coin — de minuscules prismes qui renvoient la lumière exactement d'où elle vient. C'est le futur diapason cosmique.

Pendant plus d'un siècle, les astronomes se sont cassé la tête sur le comportement capricieux des étoiles de type RR Lyrae : leur éclat montait et descendait périodiquement avec une amplitude imprévisible, comme un phare au mécanisme détraqué. L'effet Blazhko, découvert en 1907, a taquiné les scientifiques pendant des décennies.

Il y a un quart de siècle, Michel Mayor et Didier Queloz découvraient la première exoplanète de type Jupiter chaud — et brisaient tous les canons de la formation planétaire.

Les danses gravitationnelles des corps célestes sont longtemps restées muettes pour les astronomes. Nous avons appris à attraper les ombres des planètes devant leurs étoiles par la méthode du transit — une percée offerte par des milliers de mondes grâce à William Borucki et son télescope Kepler.

Un manège : une structure légère est plus facile à faire tourner, une massive l'est moins. C'est à peu près ce qui se passe pour les étoiles à neutrons, ces vestiges ultra-denses d'étoiles explosées. Des astronomes ont examiné une cinquantaine de systèmes binaires où une étoile à neutrons orbite autour d'une autre, et ils ont remarqué : plus l'étoile est massive, plus sa période de rotation est longue.

En 2022, les astronomes ont commencé à découvrir d'étranges balises cosmiques — les sursauts radio à longue période. Contrairement aux pulsars rapides découverts par Jocelyn Bell Burnell en 1967, ces objets s'allumaient avec une périodicité de plusieurs dizaines de minutes à plusieurs heures.

Les astronomes écoutent le cosmos comme un vieux poste de radio : ils tournent le bouton non pas pour trouver une station précise, mais pour capter tout bruit inhabituel. Cette approche sort des sentiers battus : au lieu de chasser les ondes gravitationnelles selon des schémas appris par cœur, ils attrapent tout ce qui passe, sans parti pris.

Un phare tourne dans un épais brouillard. Son faisceau perce l'obscurité, mais le brouillard lui-même reste invisible. C'est à peu près ainsi que les astronomes cherchent la matière noire : elle n'émet pas de lumière, mais elle peut influencer les signaux qui nous parviennent.

Le phare clignote régulièrement une fois par seconde. S'il se déplace en cercle, ses éclats arrivent tantôt un peu plus tôt, tantôt un peu plus tard – et trahissent un compagnon invisible. C'est exactement ainsi que les astronomes ont démasqué le compagnon caché de l'étoile IY Lyrae.

Si l'on frappe une cloche, elle émet un son à une hauteur donnée. Si l'on y ajoute un second battant, et qu'ils sonnent sans se toucher, le son devient plus complexe. C'est à peu près ainsi que fonctionne l'étoile à neutrons de cette nouvelle étude.

Le nuage d'Oort est un essaim sphérique de milliards de corps glacés situé à la limite du Système solaire, à environ une année-lumière du Soleil. Ces objets sont presque immobiles les uns par rapport aux autres, jusqu'à ce qu'une perturbation gravitationnelle vienne troubler leur repos.

Au centre de la Voie lactée se cache quelque chose d'invisible mais de très massif — environ quatre millions de fois plus lourd que le Soleil. On l'appelle généralement trou noir et on le désigne sous le nom de Sagittaire A*.

Lorsque deux trous noirs supermassifs tournent l'un autour de l'autre avant de fusionner, ils secouent l'espace lui-même — comme un bateau à moteur qui laisse des vagues derrière lui sur un lac. Ces vagues sont appelées ondes gravitationnelles. Elles traversent l'Univers et tout ce qui s'y trouve, même la Terre.

Un phare clignote toutes les quelques secondes, mais soudain, il se met à s'intensifier et à s'éteindre lentement, sur une année. C'est exactement le comportement d'environ un tiers des géantes rouges — ces énormes étoiles en fin de vie.

La nuit, un lampadaire lointain semble immobile, mais si l'on s'approche et que l'on regarde attentivement, on peut remarquer qu'il oscille légèrement dans le vent. C'est à peu près ainsi que les astronomes cherchent des planètes autour d'autres étoiles : ils mesurent comment l'étoile se déplace imperceptiblement sous l'attraction de ses compagnons invisibles.

Le compagnon de l'étoile HIP 53005 a laissé les astronomes perplexes. La couleur et la luminosité et le spectre indiquent une masse d'environ 80 Jupiter — juste à la limite de la combustion de l'hydrogène, où l'objet n'est plus une planète, mais pas encore une étoile.

Un pulsar est une étoile morte qui tourne à une vitesse folle et émet des impulsions radio comme un phare. Mais pour PSR J1928+1815, le signal s'éteint parfois pendant 3,6 heures. Quelque chose masque le phare. Une étoile compagne orbite autour du pulsar, et son ombre tombe sur nous.

Dans le ciel, il y a des points faibles qui se déplacent lentement parmi les étoiles. Ils sont plus froids que des braises dans une cheminée et plus petits que le Soleil — ce sont des naines brunes. Elles sont si nombreuses que les astronomes n'ont pas le temps d'examiner toutes les images.

Après l'explosion d'une supernova, il reste une étoile à neutrons : une boule de matière incroyablement dense, de la taille d'une ville, qui tourne sur elle-même des centaines de fois par seconde. La moindre petite bosse à sa surface la ferait vaciller comme une toupie déséquilibrée, émettant un faible bourdonnement à travers le tissu de l'espace.

Pendant cinquante ans, les astronomes n'ont pas réussi à comprendre la nature du puissant rayonnement X de l'étoile gamma Cassiopée. On soupçonnait un compagnon invisible, mais sans preuve. Le télescope japonais XRISM, équipé d'une spectroscopie à haute résolution, a capté de minuscules décalages dans les raies d'émission.

Une toupie qui tourne si vite qu'elle accomplit 220 tours en une seconde : c'est exactement ce qu'a capté le radiotélescope chinois FAST. Il s'agit du pulsar PSR J1810-0623, une étoile à neutrons de la taille d'une ville, mais plus massive que le Soleil. Toutes les 4,55 millisecondes, son faisceau radio balaie la Terre, tel un phare dans l'océan cosmique.

Des flashs rythmés d'un phare dans un épais brouillard — voilà à quoi ressemble la recherche de pulsars. Le phare tourne, et son faisceau atteint périodiquement le télescope. Mais le brouillard diffuse la lumière, et la période semble légèrement différente.

Une étoile à neutrons de la taille d'une ville effectue trente rotations par seconde. Son champ magnétique est des milliers de milliards de fois plus intense que celui de la Terre.

Une étoile de matière noire est un océan invisible de particules ultralégères, dont l'existence fut soupçonnée par Fritz Zwicky dès les années 1930. Dans cet océan plonge une étoile à neutrons — une petite boule incroyablement dense. La friction contre la matière noire, comme contre l'eau, accélère sa chute vers le centre.

Une étoile chaude à l'agonie tremble comme une corde pincée. Sa surface oscille avec une amplitude de quelques millièmes de magnitude — c'est comme remarquer qu'une ampoule dans une pièce a clignoté 0,3% plus fort.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l'espace, produites par exemple par des paires de trous noirs supermassifs qui tournent l'un autour de l'autre. Pour les capter, les scientifiques suivent des pulsars — des étoiles mortes qui émettent des impulsions radio avec une précision d'horloge.

Au centre de notre Galaxie se cache un trou noir supermassif, Sagittarius A* — un poids lourd qui maintient les étoiles en orbite autour de lui. Les astronomes rêvent d'y trouver des pulsars : ces balises cosmiques émettent des impulsions radio avec la précision d'horloges atomiques.

En août 2017, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ont capté un signal provenant de la fusion de deux étoiles à neutrons – des résidus ultra-denses d'étoiles explosées. Au même moment, la vie quotidienne suivait son cours sur Terre : les avions atterrissaient, les voitures roulaient, et les navigateurs calculaient des itinéraires.

Dans le noyau dense de l'amas globulaire NGC 6397, où les étoiles se bousculent comme des passagers à l'heure de pointe, les astronomes ont remarqué un couple étrange.

Dans la nébuleuse de la Tarentule, où naissent des milliers d'étoiles, une brillante étoile bleue se comporte étrangement. Elle s'approche de nous puis s'éloigne, comme si quelqu'un la tirait par une corde invisible. Ce « quelqu'un » fait un tour complet en 17 jours, mais on ne le voit pas dans les télescopes.

Pendant 39 ans, les astronomes ont enregistré comment l'étoile BE de la Lynx s'embrasait puis s'éteignait. Sa lumière pulse avec un rythme de quelques heures, comme un phare qui clignote sans arrêt. Mais dans ce rythme, il y a une anomalie : parfois les flashs arrivaient un peu plus tôt, parfois un peu plus tard.

Une famille emménage dans un petit appartement au centre-ville. Si le déménagement s'est déroulé sans encombre, des proches auraient pu s'installer avec elle. Mais si la famille a été chassée de son ancienne maison par une tempête, elle se retrouvera seule dans le nouvel appartement.