glitch de pulsar

La nuit, le phare sur son rocher ne s'éteint pas, mais il arrive au gardien de baisser les volets sur la lampe. La lumière reste, simplement il y en a moins. Quelque chose de semblable est arrivé au pulsar X 4U 0114+65 : il n'a pas disparu, il a seulement baissé son rayonnement.

Un récepteur radio accordé sur une station se met soudain à capter une autre, parce qu'une main invisible tourne le bouton de réglage.

C'est comme un record en sprint : pour le battre, il faut un élan parfait. Mais pour les pulsars submillisecondes, l'élan est trop court. Le pulsar le plus rapide connu, PSR J1748-2446ad, effectue 716 tours par seconde, plus vite qu'un blender de cuisine. S'il avait la taille de la Terre, un point à son équateur se déplacerait à environ 0,24 fois la vitesse de la lumière.

Le pulsar PSR J1637−4642 évoque un tambour à cliquet : il tourne à une vitesse vertigineuse et chaque sursaut d'émission radio est un clic qui marque le temps. Pendant neuf ans et demi, les astronomes ont écouté ce rythme avec le télescope de 64 mètres Murriyang, en Australie, sans entendre le moindre accroc. Le mécanisme semblait fonctionner à la perfection.

Un phare ne brille pas de manière continue, mais par de brefs éclats lumineux. L'étoile à neutrons du système 4U 1323-62 est un tel phare dans le domaine des rayons X. Elle attire le gaz de son étoile compagne, et lorsque suffisamment de matière s'accumule à sa surface, une explosion thermonucléaire se produit — un sursaut de rayons X.

Dans un système stellaire binaire, une étoile arrache de la matière à sa compagne. Pendant des siècles, celle-ci s'accumule à la surface de l'étoile à neutrons — le résidu ultra-dense d'une étoile morte. Ce processus, appelé accrétion, se déroule généralement de manière régulière.

Un amas globulaire — un essaim dense de centaines de milliers d'étoiles — traverse une galaxie comme une balle dans l'eau. Dans la matière noire ordinaire (cette masse invisible qui maintient les galaxies), il devrait perdre rapidement de la vitesse à cause du frottement dynamique.

89 millisecondes. C'est la durée d'une avalanche de vortex qui accélère brusquement la rotation du pulsar Vela — l'un des pulsars les plus célèbres pour ses glitches. Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide, nées de l'effondrement de supernovae.

Une toupie qui fait cent tours par seconde se met soudain à perdre de la vitesse — bien plus vite que toutes les toupies connues. C'est exactement ce que fait le pulsar J0435+3233. C'est une étoile morte, comprimée à la taille d'une ville, mais tournant à une vitesse folle.

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.

Les détecteurs d'ondes gravitationnelles sont comme des microphones ultra-sensibles qui écoutent les murmures de catastrophes lointaines. Mais de temps en temps, un craquement sec s'y introduit — un parasite bref appelé glitch.

Dans l'amas globulaire Terzan 5 se cache le système binaire IGR J17480-2446. L'un de ses membres est une étoile à neutrons qui se comporte étrangement. Elle tourne à seulement 11 hertz (11 tours par seconde) et, après une éruption, refroidit de manière suspecte lente. D'habitude, ces étoiles tournent des centaines de fois plus vite et refroidissent allègrement — ici, c'est tout le contraire.

Un pendule oscille tout seul, mais parfois il se met soudainement à balancer si fort qu'il manque de se décrocher. C'est à peu près ce qui arrive à la naine blanche GD 1212 — une étoile de la taille de la Terre, mais avec une masse presque égale à celle du Soleil.

Dans les disques d'accrétion qui ceinturent les noyaux des galaxies actives — les quasars, découverts par Maarten Schmidt dans les lointaines années 1960 — coule une rivière de gaz et de poussière surchauffés.

Un radiotélescope n'est pas qu'une antenne : c'est une machine à calculer qui construit une image à partir de millions d'équations. Ce prisme mathématique est fragile comme du verre : un seul chiffre faux dans l'étalonnage, et le ciel réel se dédouble, engendrant des sources fantômes.

Depuis leur découverte en 2007, les sursauts radio rapides (FRB) intriguent les astrophysiciens par leur nature insaisissable. Ces signaux de l'ordre de la milliseconde proviennent de galaxies lointaines et transportent une énergie colossale : en un instant, ils émettent autant que le Soleil en un mois.

Au cœur des galaxies, là où des trous noirs supermassifs sommeillent au milieu d'essaims d'étoiles, éclatent parfois des lueurs d'une puissance monstrueuse : les disruptions de marée. Mais certains de ces événements se comportent de manière étrange : ils se répètent sans cesse, et chaque nouvelle flambée est plus faible que la précédente.

Chaque particule quantique possède un spin — une propriété magnétique intrinsèque, comme une minuscule aiguille. Dans une expérience, un faisceau de telles particules traversant un aimant se sépare en deux parties — comme une pièce qui retombe sur pile ou face.

Une toupie de la taille d'une ville, qui pèse plus que le Soleil et effectue des centaines de tours par seconde. Voilà une étoile à neutrons — le vestige d'un astre explosé. Parfois, sa rotation s'accélère soudainement, comme si quelque chose s'était déclenché à l'intérieur.

Une toupie qui tourne tout en oscillant légèrement : c'est à peu près ainsi que les astronomes imaginent l'étoile à neutrons du système binaire Hercule X-1. Elle effectue une rotation complète sur elle-même en une seconde, mais son axe décrit lentement un cône avec une période de 35 jours.

Quand une soupe chaude refroidit, des grumeaux se forment à la surface — de même, l'Univers primordial, en refroidissant, a engendré des filaments d'énergie, les cordes cosmiques. Certaines ressemblent à un élastique tendu : tant qu'il est intact, il est stable. Mais si on l'entaille, il se rompt.

L'étoile à neutrons est une toupie de la masse du Soleil, compressée à la taille d'une ville. Elle naît dans le feu d'une supernova et, en temps normal, ne fait que ralentir sa rotation. Mais parfois, sans raison apparente, elle accélère soudainement – un à-coup que l'on appelle un glitch.

Au cœur de l'amas de galaxies d'Ophiuchus flotte une bulle de plasma chaud de la taille de plusieurs galaxies. Elle s'élève comme un ballon géant dans l'atmosphère, laissant derrière elle un sillage, une région où le gaz est mis en mouvement.

Lorsqu'un noyau atomique lourd se brise, il ne se sépare pas en deux moitiés régulières. D'abord, deux fragments apparaissent, semblables à des poires pressées l'une contre l'autre par leurs extrémités étroites. Ensuite, le point de jonction commence à s'aplatir — comme si deux gouttes fusionnaient et que la surface s'aplanissait rapidement.

Dans les amas globulaires — des essaims denses de centaines de milliers d'étoiles — se cachent des pulsars millisecondes. Ce sont des étoiles mortes qui tournent à une vitesse folle : un tour en quelques millisecondes, comme un mixeur de cuisine à pleine vitesse.

En 2017, le détecteur IceCube a capté un neutrino provenant de la galaxie lointaine TXS 0506+056. C'est comme entendre une sonnerie de l'autre côté de l'océan : le signal vient de là où naissent les particules les plus énergétiques de l'Univers.

Un trou de ver est un tunnel hypothétique qui raccourcit le chemin entre des coins éloignés de l'Univers, comme une bulle étirée entre deux points. Pour que les parois de la bulle ne se referment pas, il faut une membrane spéciale – une matière à pression négative, semblable à l'énergie noire.

Un trou noir peut tourmenter une étoile pendant des années, au lieu de la déchirer d'un coup. Les forces de marée, c'est quand la gravité du trou étire l'étoile : le côté proche est tiré plus fort que le côté lointain.

Le proton n'est pas une boule solide, mais un nuage bouillonnant de quarks et de gluons. Chaque particule porte son petit morceau de rotation, mais si l'on additionne tous les morceaux, on n'obtient pas tout le spin du proton.

Dans une boule dense de centaines de milliers d'étoiles, que l'on appelle un amas globulaire, les radiotélescopes ont capté un rythme faible mais très net. Toutes les 2,45 millisecondes — soit 408 battements par seconde — une impulsion radio arrive de là-bas.

Le neutron, particule au sein du noyau atomique, peut vivre dans deux mondes : le nôtre et le monde miroir. Dans ce monde miroir existe son jumeau, invisible pour nos instruments. Si un neutron ordinaire saute parfois dans le monde miroir et revient, une partie des neutrons d'un piège semble se dissoudre dans l'air.

En 2019, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ont capté un signal provenant de la fusion d'objets lointains. L'un d'eux était un trou noir de 23 masses solaires. Le second ne pesait que 2,5 masses solaires — et c'est étrange.

Un blazar est une galaxie lointaine dont le centre émet un jet de plasma pointé presque directement vers nous. À l'intérieur de ce jet, les particules sont accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière et émettent un rayonnement puissant.

Au centre de la galaxie J2344, il y a cinq ans, un trou noir — une région de l'espace-temps dont la gravité est si intense que même la lumière ne peut s'en échapper — a déchiqueté une étoile.

Dans un nuage de gaz dense où se forme une étoile plus lourde que le Soleil, il existe une minuscule source d'ondes radio. Elle fonctionne comme un laser : les molécules de méthanol amplifient le rayonnement, et nous voyons un point brillant. Mais ce point se comporte étrangement — sa luminosité monte et descend en quelques heures.

Le pulsar de la nébuleuse du Crabe clignote comme un phare : toutes les 33 millisecondes, il émet une impulsion radio, et ce, avec la précision d'une horloge atomique.

En compagnie d'une étoile ordinaire, des astronomes ont déniché un véritable poids lourd : une étoile à neutrons de 2,35 masses solaires. C'est plus que toute autre étoile à neutrons dont la masse a été mesurée avec précision.

Le sursaut gamma 230307A a illuminé le ciel comme un coup de tonnerre : en quelques secondes, il a libéré plus d'énergie que le Soleil n'en émettra en des milliards d'années. Trois détecteurs, GECAM-B, GECAM-C et Fermi/GBM, regardaient au bon endroit à ce moment-là.