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A la demande de Jean Jugues Jojajouje de la fac de Neuvillouque...voici un article sur les Magnetars...



Une nouvelle race d'étoiles vient de faire son entrée dans le bestiaire céleste. Dotées d'un champ magnétique d'une puissance prodigieuse, les magnetars émettent de temps à autre des bouffées d'énergie si violentes qu'elles peuvent perturber l'atmosphère terrestre.



Le 27 août 1998 s'annonçait comme un jour ordinaire. Pourtant, peu avant l'aube, notre planète allait connaître un événement qui devait bouleverser notre compréhension de certaines étoiles de la Galaxie et confirmer l'existence d'une nouvelle catégorie de monstres stellaires. Ce jour-là, la plus intense bouffée de rayons X et gamma cosmiques jamais observée atteignait la haute atmosphère terrestre au terme d'un voyage de 20 000 ans. Les astronomes en mesurèrent immédiatement l'effet dans l'ionosphère, cette couche atmosphérique qui commence à 80 km d'altitude et où, àchaque retour du jour, les atomes perdent leurs électrons sous l'effet du rayonnement solaire. C'est cet effet diurne que les astronomes virent se produire à la verticale du Pacifique, alors que la nuit était encore noire. Comme chassée par un gigantesque coup de balai, l'ionosphère perdit subitement, et pour quelques minutes, 20 km d'altitude. Quant aux satellites dotés de détecteurs X en orbite autour de la planète, ils enregistrèrent le phénomène avec, en prime, une saturation de leurs systèmes électroniques. Jamais un événement cosmique n'avait ainsi imprimé sa marque dans l'environnement proche de la Terre. L'alarme générale donnée par les satellites permit aux astronomes d'identifier très vite la source de ce violent déferlement d'énergie, et du même coup de se convaincre qu'ils étaient en présence d'une connaissance de presque 20 ans. En effet, la coupable n'était autre que SGR 1900+14, une étoile de la constellation de l'Aigle qui émet de façon répétirive des bouffées de rayons gamma et X, d'où son nom de Soft Gamma Repeater, ou SGR. Les astres de ce type sont très rares. Les astronomes en connaissent quatre, dont trois dans la Voie lactée et un dans le Grand Nuage de Magellan. Enfouies dans la poussière et le gaz qui encombrent le disque de la Galaxie, ces
sources ne se laissent pas facilement surprendre. Seul leur rayonnement X peut traverser cette poussière et voyager des dizaines de milliers d'années-lumière pour atteindre la Terre. Elles ne se manifestent par ailleurs que rarement, de l'ordre de dix fois en dix ans et pour quelques dixièmes de seconde à chaque fois.

C'est au coeur des Supernovae les plus récentes que l'on a le plus de chance de trouver une magnetar. Dans le cas de SN 1987A, dans le Grand Nuage de Magellan, au centre de l'image, la chasse est ouverte depuis plus de dix ans.

Leur nature en revanche ne fait aucun doute. SGR 1900+14 et ses semblables sont des étoiles à neutrons. Des astres hyperdenses - ils concentrent 1,4 fois la masse du Soleil dans un rayon qui n'excède pas 10 km - nés de l'effondrement du coeur d'une étoile massive après que celleci a explosé en supernova. Rien à voir pour autant avec des astres morts : les étoiles àneutrons affichent des températures d'un milliard de degrés et une vitesse de rotation ultrarapide, puisqu'elles font un tour toutes les cinq secondes, voire moins. Elles possèdent en outre un intense champ magnétique, mille milliards dé fois supérieur à celui de la Terre. Il ne leur faudra certes que quelques dizaines de milliers d'années pour épuiser totalement cette énergie et rejoindre, dans la Galaxie, la cohorte de leurs semblables, totalement éteintes et de ce fait devenues invisibles. Mais avant cela, elles resteront des objets particulièrement actifs. Certaines, lancées dans un ballet gravitationnel avec une étoile ordinaire, s'acharneront à la dépouiller de son atmosphère. D'autres, solitaires, se manifesteront sous forme de pulsars classiques. Et quelques happy few rejoindront le club très fermé des SGR.


À l'heure actuelle on ne connaît que trois magnetars dans notre galaxie


Ces dernières ont pour elles leur extrême jeunesse. Eexplosion d'une supernova peut en effet accélérer une étoile à neutrons jusqu'à des vitesses de 1000 km/s. En peu de temps, l'étoile va donc être chassée de son lieu de naissance et aller s'isoler hors de la Voie lactée. Or, trois des quatre SGR connues se trouvent toujours dans le plan de la Galaxie, ce qui tend à prouver que la supernova qui leur a donné naissance est relativement récente. Un second indice vient renforcer cette hypothèse. Ce type particulier d'étoile à neutrons se trouve effectivement proche d'un reste de supernova. Or ces élégantes nébuleuses, telle la nébuleuse du Crabe, sont des coquilles de gaz formées par les couches externes de l'étoile qui a explosé. Ce gaz se dilate dans l'espace et devient, après quelques dizaines de milliers d'années, si raréfié qu'il en est invisible: Détecter un astre associé à un reste de supernova signifie donc que l'un et l'autre sont forcément jeunes. Une, autre chose distingue a priori les SGR des autres étoiles à neutrons. Celles-ci, si elles sont isolées, se comportent, du fait de leur rotation et de celle de leur champ magnétique, comme de puissantes antennes radio : ce sont les pulsars radio classiques. Si elles vivent en couples, elles accélèrent jusqu'à atteindre une grande vitesse la matière qu'elles arrachent à leur compagne. Or, en frappant leur surface, cette matière produit un intense rayonnement X. Ces étoiles se manifestent ainsi sous forme de pulsars X. Mais les SGR, elles, se caractérisent par un rayonnement X de très basse énergie qu'elles émettent en continu (et que voient les satellites équipés de détecteurs sensibles). À l'origine, ce n'est pourtant pas pour son émission continue que fut remarqué le premier SGR. C'était en 1979, et une bonne dizaine de satellites équipés de détecteurs de rayons gamma, c'est-à-dire de rayons X de très haute énergie, scrutaient le ciel. Objectif: repérer ces mystérieux sursauts gamma qui allaient tenir en haleine les astronomes pour quelque temps encore. Le 5 mars 1979, ces satellites enregistrèrent la plus intense flambée gamma répertoriée àce jour. On aurait classé l'événement en tête de liste des fameux sursauts si la source en question n'avait continué à émettre des bouffées de rayons, gamma et X, et ce durant plusieurs années. On baptisa donc la source 0525-66 pour ses coordonnées célestes, et SGR comme il se doit. À leur grande surprise, les astronomes découvrirent bientôt que sa position coïncidait avec N 49, un reste de supernova dans le Grand Nuage de Magellan, à 170 000 annéeslumière. Peu après, une deuxième SGR était identifié. SGR 1900+14 émettait elle aussi des bouffées X à répétitions, avant de devenir silencieuse et de se faire quasiment oublier. La troisième SGR fut découverte en 1986. SGR 1806-20 connut durant un mois une période d'activité très intense, puis s'endormit avant de se manifester ànouveau brutalement en novembre 1996. Le 27 août dernier, SGR 1900+14 se rappelait à son tour au bon souvenir des astronomes. Alors que deus mois et demi avant, le 15 juin 1998, un quatrième sursaut SGR 1627-41 avait été découvert.

Les astronomes mirent du temps à trouver une explication plausible à ce comportement hors norme, et en particulier à la formidable énergie dégagée lors de l'événement de mars 1979. Ehypothèse d'un champ magnétique encore plus intense que celui des étoiles à neutrons "ordinaires" fut invoquée pour la première fois en 1992. Dans ce scénario, tout dépend directement de la vitesse de rotation dont l'étoile à neutrons a hérité à sa naissance. Cette vitesse doit être extraordinairement élevée, de l'ordre de 300 tours par seconde, voire davantage, ce qui ne se produit qu'une fois sur dix environ. La matière au coeur de l'étoile est alors entraînée dans un mouvement de dynamo qui, à son tour, engendre un champ magnétique d'une intensité exceptionnelle, cent fois plus intense que tout ce que l'on connaît dans l'Univers. Lorsque cet astre compact se refroidit, une croûte solide, enrichie en éléments lourds, en fer en particulier, se forme à sa surface tandis que l'énergie de rotation se dissipe lentement, émise dans l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques. Le champ magnétique est pour ainsi dire gelé dans la croûte. Quant à l'intérieur de l'étoile, c'est une soupe de neutrons : une SGR est née. Le rayonnement X continu de très basse énergie, lui, est émis par les particules (essentiellement des électrons et des protons, arrachés à la croûte de l'étoile) accélérées par le champ magnétique ainsi produit.
Ehypothèse tarda à s'imposer. Selon certains chercheurs, l'intensité attribuée à ces champs magnétiques était si élevée que le comportement même de la matière aurait dû être dominé par des effets quantiques, avec à la clé, notamment, une création spontanée de particules. La piste pourtant valait d'être suivie. La présence d'un champ magnétique d'une intensité colossale, piégé dans la croûte solide d'une étoile à neutrons, doit en effet entraîner d'énormes contraintes sur celle-ci. Au point de déformer la surface et de la faire craquer. Cette rupture se produirait de deux façons différentes. Dans un premier temps, elle n'affecterait qu'une région bien localisée de (étoile, n'autorisant le relâchement que d'une petite quantité d'énergie accompagnée d'une émission de flambée X de faible intensité. Durant une centaine d'années, la croûte de l'étoile pourrait ainsi résister en s'adaptant aux contraintes exercées par les forces magnétiques. Au-delà, l'accumulation de ces forces atteindrait un tel niveau que de petits ajustements de la surface ne suffiraient plus à les contenir. S'ensuivrait une rupture globale de la croûte, l'énergie magnétique se transformant en une puissante flambée gamma. C'est ce qui se serait produit en 1979 et le 27 août 1998. Le phénomène serait assimilable à un tremblement de terre, n'était la fantastique énergie mise en jeu. Un tremblement d'étoile de cette nature dégage une énergie un milliard de milliards de fois (101$) supérieure à celle du plus violent tremblement de terre et fait fondre la croûte de l'étoile. De tels monstres méritaient bien d'être distingués par une nouvelle appellation. C'est aujourd'hui celle de magnetar qui semble s'imposer.

Tout n'est pas résolu pour autant. Si une magnetar ne dure guère plus que dix mille ans, reste à savoir ce qu'elles deviennent audelà. Curieusement, les astronomes ont peut-être déjà la réponse. En 1995, des astrophysiciens italiens ont mis en évidence une nouvelle classe d'étoiles à neutrons, baptisées "Anomalous X-ray Pulsars", ou AXP, parce qu'elles se comportaient comme des pulsars X atypiques. En effet, contrairement à la plupart de ces derniers, les AXP (six sont connus à ce jour dans la Voie lactée) sont des solitaires. Ce sont, en quelque sorte, les équivalents X des pulsars radio : ils se contentent de balayer le cosmos de leur faisceau toutes les 5 secondes environ, àchacune de leur rotation. Oui, mais sans compagne à qui arracher de la matière, comment expliquer ces émissions X ? Les magnetars pourraient justement faire l'affaire. Les modèles imaginés pour expliquer leur comportement prévoient que la fréquence et l'énergie des tremblements d'étoiles diminuent au-delà de 10 000 ans àmesure que la croûte s'adapte aux forces magnétiques encore présentes. Mais l'intérieur de l'étoile est loin d'avoir évacué toute son énergie. Celle-ci va donc continuer àdiffuser vers la surface, qu'elle va chauffer jusqu'à un million de degrés et faire rayonner dans la gamme des rayons X. Ainsi s'expliquerait le faisceau de lumière des AXP qui, si ce scénario s'imposait, ne seraient rien d'autre qu'une avant-dernière étape dans la vie si particulière des magnetars. Toujours selon ces modèles, la longévité d'un AXP n'excéderait pas 40 000 ans, le temps de se refroidir et de ralentir. Après quoi sonnerait définitivement l'heure de la retraite. L'étoile à neutrons cesserait d'évoluer pour devenir un astre froid et invisible. Mais sans rien regretter, tant elle aura connu une "jeunesse" flamboyante.

Définition:

Définition d'origine: le mot quasar est l'acronyme de l'anglais quasi astronomical radiosource: radiosource astronomique quasi stelleire. Ce terme désigne une puissante source d'ondes radio qui ressemble à une étoile ordinaire lorsqu'on l'observe au télescope.

Cette définition est en fait érronée car seulement 10 % au maximum des objets que nous appelons quasars correspond. Le reste n'émet pas de fort rayonnement radio (c'est pourquoi on les appelle quasars muets en radio).

Définition actuelle: un quasar est un objet très brillant au centre d'une galaxie, émettant 10 billions de fois autant d'énergie par seconde que le Soleil et dont les émission sont variables à toutes les longueurs d'onde.



Les premiers quasars furent découverts en 1960 à cause de leur rayonnement radio, avec le télescope du mont Palomar, en Californie. Ce n'est cependant qu'en 1963 que l'astronome Maarten Schmidt découvrit que les raies d'émission présentaient un très fort décalage vers le rouge. Aujourd'hui plusieurs milliers de quasars sont répertoriés dont la plupart présente un décalage important vers le rouge. Certains décalages sont si importants que selon la loi de Doppler-Fizeau, la vitesse de ces (peu fréquents) quasars serait supérieure à 93 % de la vitesse de la lumière (!) et leur distance serait supérieure à 10 milliards d'années-lumière (c'est à dire que la lumière observée aurait voyagé pendant une durée correspondant à peu près à l'âge de l'univers).

L'hypothèse la plus probable est que les quasars signalent des trous noirs géants dans les centres de galaxies. Leur grand dégagement d'énergie viendrait de la matière (étoies, gaz...) qui tombe sur le trou noir.

Rayonnement:

Une incroyable quantité d'énergie est dégagée lorrsque de la matière tombe sur les trous noirs; ce sont ces sources d'énergie observées qui sont appellées quasars.

Tous les quasars produisent un fort rayonnement X.

Environ 10 % produisent de puissantes ondes radio.

Les quasrs émettent tous les rayonnement ultraviolets ainsi que de la lumière visible et de l'infrarouge.

Toutes ces émissions peuvent varier sur des semaines, des mois ou des années, ou même sur des journées.

La brillance des quasars change souvent de façon significative au cours d'une journée, donc leur taille n'est pas supèrieure à un jour-lumière (26 milliards de kilomètres). Un objet aussi impressionant n'est donc pas beaucoup plus grand que notre système solaire. Si la taille des quasars était bien supérieure à cette distance leurs émissions ne pourraient pas fluctuer de manière aussi marquée sur une pèriode aussi courte, pas davantage que vous ne pouvez agiter vos bras aussi vite qu'un colibri bat des ailes. Un si petit objet dégageant une si grande quantité d'énergie est significatif d'une très grande puissance (à l'avenir, respectez les !).

Les "quasars radio" sont de puissantes sources d'ondes radio qui émettent de longs jets dans lesquels l'énergie est éxpulsée vers l'éxtèrieur sous la forme d'électrons et autres particules à haute vitesse. Ces jets ne sont en général pas continus mais sont constitués de paquets qui se répartissent dans la direction du jet et qui vont à des vitesses proches de celle de la lumière.

Deux exemples de quasars:

-Le quasar de NGC 4258, dans la constellation de Canes Venacti: il est à 24 millions d'années-lumière de nous, est 1,4 milliards de fois plus lumineux que le Soleil et sa masse est de 40 millions de masses solaires.

-Le quasar de NGC 4594, dans la constellation de la Vierge: il est à 30 millions d'années-lumières de nous, est 47 milliards de fois plus lumineux que le Soleil et sa masse est de 1 milliard de masses solaires.

Quant à la Voie Lactée, notre galaxie, non seulement elle abrite un quasar (Sagittarius A) mais en plus un trou noir de masse intermédiaire, d'une masse équivalent à quelques centaines de fois celle du Soleil se situerait à côté. Ce dernier, dont la présence n'est envisagée que depuis récemment, serait issu d'un effondrement d'une partie d'un amas stellaire, regroupant des étoiles très massives.