Le télescope NICER de la NASA voit des points chauds fusionner sur un magnétar

“NICER a suivi comment trois points chauds brillants émettant des rayons X se sont lentement promenés sur la surface de l’objet tout en diminuant de taille, offrant le meilleur aperçu de ce phénomène à ce jour”, a déclaré George Younes, chercheur à l’Université George Washington à Washington et à la NASA. Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland. “La plus grande tache a finalement fusionné avec une plus petite, ce que nous n’avons jamais vu auparavant.”

Cet ensemble unique d’observations, décrit dans un article dirigé par Younes et publié le 13 janvier dans The Astrophysical Journal Letters, aidera à guider les scientifiques vers une compréhension plus complète de l’interaction entre la croûte et le champ magnétique de ces objets extrêmes.

Un magnétar est un type d’étoile à neutrons isolée, le noyau écrasé laissé par l’explosion d’une étoile massive. Compressant plus de masse que celle du Soleil dans une boule d’environ 20 kilomètres de diamètre, une étoile à neutrons est constituée d’une matière si dense qu’une cuillerée à thé pèserait autant qu’une montagne sur Terre.

Ce qui distingue les magnétars, c’est qu’ils arborent les champs magnétiques les plus puissants connus, jusqu’à 10 billions de fois plus intenses que ceux d’un aimant de réfrigérateur et mille fois plus forts que ceux d’une étoile à neutrons typique. Le champ magnétique représente une énorme réserve d’énergie qui, lorsqu’elle est perturbée, peut alimenter une explosion d’activité accrue de rayons X durant des mois à des années.

Le 10 octobre 2020, l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a découvert une telle explosion d’un nouveau magnétar, appelé SGR 1830-0645 (SGR 1830 en abrégé). Il est situé dans la constellation du Scutum, et bien que sa distance ne soit pas connue avec précision, les astronomes estiment que l’objet se trouve à environ 13 000 années-lumière. Swift a tourné son télescope à rayons X vers la source, détectant des impulsions répétées qui ont révélé que l’objet tournait toutes les 10,4 secondes.

Les mesures NICER du même jour montrent que l’émission de rayons X présentait trois pics proches à chaque rotation. Ils ont été causés lorsque trois régions de surface individuelles beaucoup plus chaudes que leur environnement ont tourné dans et hors de notre champ de vision.

NICER a observé SGR 1830 presque quotidiennement depuis sa découverte jusqu’au 17 novembre, après quoi le Soleil était trop proche du champ de vision pour une observation en toute sécurité. Au cours de cette période, les pics d’émission se sont progressivement déplacés, se produisant à des moments légèrement différents de la rotation du magnétar. Les résultats favorisent un modèle où les taches se forment et se déplacent en raison du mouvement de la croûte, de la même manière que le mouvement des plaques tectoniques sur Terre entraîne l’activité sismique.

“La croûte d’une étoile à neutrons est extrêmement puissante, mais le champ magnétique intense d’un magnétar peut la forcer au-delà de ses limites”, a déclaré Sam Lander, astrophysicien à l’Université d’East Anglia à Norwich, au Royaume-Uni, et co-auteur du papier. “Comprendre ce processus est un défi majeur pour les théoriciens, et maintenant NICER et SGR 1830 nous ont apporté un regard beaucoup plus direct sur la façon dont la croûte se comporte sous un stress extrême.”

L’équipe pense que ces observations révèlent une seule région active où la croûte est devenue partiellement fondue, se déformant lentement sous la contrainte magnétique. Les trois points chauds en mouvement représentent probablement des endroits où des boucles coronales – similaires aux arcs de plasma brillants et brillants observés sur le Soleil – se connectent à la surface. L’interaction entre les boucles et le mouvement de la croûte entraîne le comportement de dérive et de fusion.

“Les changements de forme d’impulsion, y compris la diminution du nombre de pics, n’étaient auparavant observés que dans quelques observations” instantanées “largement séparées dans le temps, il n’y avait donc aucun moyen de suivre leur évolution”, a déclaré Zaven Arzoumanian, responsable scientifique de NICER chez Goddard. . “De tels changements auraient pu se produire soudainement, ce qui serait plus cohérent avec un champ magnétique chancelant qu’avec des points chauds errants.”

NICER est une mission d’opportunité d’astrophysique au sein du programme Explorers de la NASA, qui offre des opportunités de vol fréquentes pour des recherches scientifiques de classe mondiale depuis l’espace en utilisant des approches de gestion innovantes, rationalisées et efficaces dans les domaines scientifiques de l’héliophysique et de l’astrophysique. La direction des missions de technologie spatiale de la NASA prend en charge le composant SEXTANT de la mission, démontrant la navigation des engins spatiaux basés sur les pulsars.