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Accueil/Astronomie et le ciel/Pulsar en phare

Pulsar en phare

Une étoile à neutrons dont l’axe magnétique est incliné émet un cône étroit de rayonnement ; lorsque le cône croise la Terre, on voit des impulsions. On fait varier la période de rotation, la largeur du faisceau et l’angle avec la ligne de visée.

Faisceau de l’étoile à neutrons

50 ms
28 °
12 °

Mesures

Vitesse angulaire125.7 rad/s
Fréquence de rotation20.00 Hz

À propos du modèle

Le pulsar en phare est une étoile à neutrons en rotation rapide dont l’axe magnétique ne coïncide pas avec l’axe de rotation. Les particules chargées dans la magnétosphère produisent un cône étroit d’émission radio cohérente : lorsque le cône croise la ligne de visée, l’observateur enregistre des impulsions — c’est le modèle du phare. La période des impulsions est la période de rotation P ; la fréquence est ν = 1/P. Les pulsars millisecondes ont été accélérés par accrétion dans un système binaire serré. Les réseaux de chronométrage de pulsars comparent les instants d’arrivée des impulsions sur des années et cherchent des décalages cohérents, dans la bande des nanohertz, dus aux ondes gravitationnelles. Ici n’entre que la géométrie : période, largeur du cône et un profil pédagogique d’impulsion ; le plasma de la magnétosphère et les effets de la relativité générale ne sont pas modélisés.

Public : Astrophysique de licence après l’évolution stellaire : étoiles à neutrons et chronométrage des pulsars.

Notions clés

  • pulsar
  • étoile à neutrons
  • modèle du phare
  • magnétosphère
  • période des impulsions
  • pulsar milliseconde
  • réseau de chronométrage de pulsars

Comment ça marche

L’étoile à neutrons tourne avec la période P ; le cône d’émission (le phare) balaye l’espace. Lorsque le cône croise la ligne de visée, une impulsion apparaît sur le graphique. Les curseurs fixent la période de rotation (à partir de quelques dizaines de millisecondes ; chez les vrais pulsars millisecondes, P est encore plus petit), la largeur du cône et l’angle de croisement avec l’observateur. C’est un modèle géométrique, pas un calcul du plasma de la magnétosphère.

Formules

ν = 1/P · résidus de chronométrage — binaires et fond d’ondes gravitationnelles

Questions fréquentes

Les impulsions sont-elles strictement périodiques ?
Sur de courts intervalles, presque oui. Sur de longs intervalles apparaissent le freinage de la rotation, les glitches (sauts de période), le décalage Doppler dans les systèmes binaires et la dispersion dans le milieu interstellaire ; le traitement des observations soustrait ces effets.
Tous les pulsars émettent-ils dans le domaine radio ?
Non. Certains sont plus brillants en X ou en gamma ; les mécanismes d’émission restent un sujet de recherche.
Pourquoi un pulsar milliseconde tourne-t-il si vite ?
Il a été accéléré par accrétion dans un système binaire serré : le transfert de moment cinétique depuis le compagnon « remonte » la rotation. Les curseurs partent de quelques dizaines de millisecondes ; chez les vrais pulsars millisecondes, P est encore plus petit.