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Étoiles invisibles : comment déduire des compagnons cachés à partir des signaux Pulsar ?
Dans le vaste univers, l'existence de pulsars fournit aux astrophysiciens d'importantes ressources de recherche, en particulier les pulsars binaires formés avec des systèmes stellaires compagnons. Ces pulsars binaires sont souvent des systèmes composés d’un pulsar et d’une naine blanche ou d’une étoile à neutrons. Au fil du temps, les scientifiques peuvent déduire l’existence de son étoile compagne cachée grâce à des signaux d’impulsion précis.
Le signal émis par un pulsar est comme une horloge précise dans la nature. Grâce à sa fréquence d'impulsion, nous pouvons observer l'existence de l'étoile compagnon.
En 1974, Joseph Hooton Taylor, Jr. et Russell Hulse ont découvert le premier pulsar binaire PSR B1913+16 à l'observatoire d'Arecibo. Cette découverte majeure leur a valu le prix Nobel de physique en 1993. L'étude montre que la fréquence d'impulsion d'un pulsar change avec le mouvement de son étoile compagne, et ce changement est dû à l'influence de l'effet Doppler. Les impulsions se produisent plus fréquemment à mesure que le pulsar se déplace vers la Terre et moins fréquemment à mesure qu'il s'éloigne. Par conséquent, à partir des changements dans ces impulsions, les scientifiques peuvent déduire les caractéristiques de masse et de mouvement de l’étoile compagnon.
Grâce à des mesures précises du temps d'impulsion, les scientifiques peuvent décrire en détail le fonctionnement des galaxies à impulsions binaires.
La découverte du PSR B1913+16 a non seulement approfondi la compréhension des pulsars et de leurs compagnons, mais est également devenue une plate-forme expérimentale importante pour tester la théorie de la relativité générale d'Einstein. Selon les mesures, les masses de cette paire d'étoiles binaires sont presque égales et l'intervalle de temps entre leurs impulsions est affecté par le fort champ de gravité. Selon la théorie de la relativité, à mesure que l'étoile compagne se rapproche du moment d'envoi de l'impulsion. Le signal sera retardé. Ce phénomène est appelé décalage vers le rouge gravitationnel.
Avec d'autres observations du PSR B1913+16, les scientifiques ont confirmé que la période orbitale du pulsar s'est progressivement raccourcie au fil du temps. Ces changements sont tout à fait cohérents avec les prédictions d'Einstein, devenant ainsi une autre preuve importante pour vérifier la théorie de la relativité générale. La diminution en fonction du temps de ce rayonnement gravitationnel en fait un objet d'étude important dans les observations de galaxies binaires à pulsations.
Lorsque les ondes gravitationnelles ont été observées pour la première fois, la méthode de vérification dans la communauté scientifique a été une fois de plus renversée et le rôle des pulsars binaires est devenu de plus en plus important.
En explorant plus loin, nous avons également découvert un pulsar binaire de masse intermédiaire (IMBP), un système binaire composé d'un pulsar et d'une naine blanche de masse relativement élevée. La période de rotation de ce type de pulsar est relativement longue, généralement comprise entre 10 et 200 millisecondes. Un exemple est PSR J2222−0137, un pulsar dont le compagnon est une naine blanche avec une masse d'environ 1,3 masse solaire. Ce système se trouve à environ 870 années-lumière de la Terre et est l’un des pulsars binaires connus les plus proches.
La masse et les propriétés uniques des étoiles compagnes de l'IMBP ont attiré l'attention des astronomes. Ces naines blanches de haute qualité, telles que PSR J2222−0137 B, ont des températures extrêmement basses et sont même appelées « étoiles diamant ». Dans le même temps, ses propriétés cristallisées le rendent unique dans l’univers, stimulant encore davantage l’exploration des systèmes binaires et de leurs interactions.
L'existence d'étoiles compagnes a un impact profond sur le rayonnement des pulsars et leur environnement cosmique. »
Une autre caractéristique des pulsars binaires est l'échange de matière entre eux et leurs étoiles compagnons. De nombreuses étoiles compagnons ordinaires se développent au cours de leur évolution et projettent leurs couches externes de matière vers le pulsar. Ce processus produit un rayonnement X, crée une phase binaire de rayons X et peut conduire à la formation d'un disque d'accrétion entourant le pulsar. Le « vent » ou flux de particules relativistes produit par le pulsar peut affecter le champ magnétique de l'étoile compagnon, ce qui peut avoir un impact drastique sur l'émission de l'impulsion. Ces interactions nous offrent de nouvelles informations sur les pulsars et leurs environnements.
En résumé, les pulsars binaires sont non seulement un excellent outil pour tester les lois physiques fondamentales, mais également une fenêtre importante pour nous aider à mieux comprendre la structure de l'univers. À mesure que la technologie de surveillance continue de s’améliorer, nous serons en mesure de déduire plus précisément les propriétés inobservées des étoiles compagnons à partir de ces signaux d’impulsion mesurés, ce qui fera progresser notre compréhension de l’univers. Dans un univers aussi complexe, combien d’étoiles compagnes inconnues se cachent à notre vue ?
