vendredi , 21 juillet 2017

Découverte de 13 nouveaux pulsars avec le projet Einstein@Home

Le projet Einstein@Home a permis de découvrir 13 nouveaux pulsars. Ce projet utilise la puissance de calcul de milliers de volontaires dans le monde pour analyser les données.


Découverte de 13 nouveaux pulsars avec le projet Einstein@Home
Un pulsar en rayonnement gamma est une étoile à neutrons qui accélère des particules chargées à des vitesses relatives dans son champ magnétique. Ce processus produit la radiation gamma (en violet) sur la surface de l'étoile tandis que les ondes radio (en vert) sont émises sur les poles magnétiques sous la forme d'un cône. La rotation déplace les régions d'émission à travers la ligne terrestre de visée ce qui fait que le pulsar s'illumine dans le ciel - Crédit : N NASA/Fermi/Cruz de Wilde

Nous avons découvert ces nouveaux pulsars aussi rapidement pour 3 principales raisons. La grande puissance de calcul fourni par Einstein@Gome, de nouvelles méthodes de recherche et l’utilisation des données améliorées de Fermi-LAT. Cela nous permit d’atteindre une grande sensibilité sur notre étude portant sur plus de 100 catalogues de sources de Fermi selon le Dr Colin Clark, principal auteur du papier publié dans la revue The Astrophysical Journal.1

Les étoiles à neutron sont des restes compacts des explosions de supernovas qui sont composées de matière extrêmement dense. Ces étoiles possèdent un diamètre d’environ 20 kilomètres pour une masse équivalente à 500 000 fois à celle de la Terre. Les étoiles à neutron possèdent un champ magnétique très intense et ils sont en rotation très rapide avec une émission d’ondes radio et de rayons gamma qui produit une sorte de phare cosmique. Si ces faisceaux pointent vers la Terre une à deux fois par rotation, alors l’étoile à neutron devient visible comme une source de rayon gamma ou d’ondes radio qu’on appelle des pulsars.

Détecter les pulsars de rayon gamma à tâtons

La découverte de ces pulsations périodiques à partir de pulsars en rayon gamma est très difficile. Le Large Area Telescope (LAT) à bord de la sonde Fermi détecte environ 10 photons par jour qui sont émis par un pulsar. Pour détecter des périodicités, on doit analyser des données sur des années entières. Pour chaque photon, on doit déterminer l’origine et le moment de l’émission pendant la rotation qui dure une seconde. Cela nécessite des analyses très longues sans oublier que la puissance de calcul pour cette recherche à tâtons est gigantesque.

De telles recherches ont permis de détecter 37 pulsars en rayon gamma à partir des données de Fermi-LAT. Toutes les recherches de ces 4 dernières années ont été réalisées par le projet Einstein@Home qui a découvert un total de 21 pulsars en rayon gamma.

La puissance de calcul des volontaires d’Einstein@Home

En utilisant la puissance de calcul de milliers de volontaires dans le monde entier, l’équipe a été capable de mener une étude à grande échelle. Sans Einstein@Home, cette recherche aurait nécessité 10 000 ans de temps de CPU et il aurait 1 000 ans à un seul ordinateur pour la réaliser. Avec le projet Einstein@Home, la recherche a été terminée en 12 mois.

Tout le ciel qui est observé par le Fermi Gamma-ray Space Telescope et les 13 pulsars découverts par le projet Einstein@Home. Le champ sous chaque emplacement du pulsar contient son nom et sa fréquence de rotation. Les drapeaux sur le coté inférieur gauche de chaque miniature montre les nationalités des volontaires qui ont découvert ces pulsars - Crédit : Knispel/Clark/Max Planck Institute for Gravitational Physics/NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Tout le ciel qui est observé par le Fermi Gamma-ray Space Telescope et les 13 pulsars découverts par le projet Einstein@Home. Le champ sous chaque emplacement du pulsar contient son nom et sa fréquence de rotation. Les drapeaux sur le coté inférieur gauche de chaque miniature montre les nationalités des volontaires qui ont découvert ces pulsars – Crédit : Knispel/Clark/Max Planck Institute for Gravitational Physics/NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Les scientifiques ont sélectionné leurs cibles à partir de 1 000 sources non identifiées dans le Fermi-LAT Third Source Catalog en basant sur la distribution d’énergie en rayon gamma pour les considérer comme des pulsars potentiels. Pour chacune des 112 sources sélectionnées, ils ont utilisé de nouvelles méthodes pour détecter des photons de rayon gamma pour des périodicités cachées.

Pour le moment, nous avons identifié 17 nouveaux pulsars parmi les 118 sources que nous avons cherchées avec Einstein@Home. La publication dans The Astrophysical Journal présente 13 de ces découvertes selon Clark. La plupart des découvertes s’accordaient selon les prévisions. Des pulsars en rayon gamma qui sont relativement jeunes et qui sont nés dans des supernovas il y a quelques centaines de milliers d’années. Cependant, 2 de ces pulsars possèdent une rotation plus lente. Et la découverte est intéressante puisqu’elle élargit la compréhension de la population des pulsars en rayon gamma. Un autre pulsar a eu une sorte de Glitch avec une accélération soudaine dans sa rotation. Ces Glitch sont parfois observés dans d’autres pulsars jeunes et ils sont peut-être associés à un réarrangement dans l’intérieur de l’étoile à neutron.

Sources

1.
Clark CJ, Wu J, Pletsch HJ, et al. THE EINSTEIN@HOME GAMMA-RAY PULSAR SURVEY. I. SEARCH METHODS, SENSITIVITY, AND DISCOVERY OF NEW YOUNG GAMMA-RAY PULSARS. ApJ. 2017;834(2):106. doi: 10.3847/1538-4357/834/2/106
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A propos de Jacqueline Charpentier

mm
Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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