Une piste pour déterminer le sens de rotation des pulsars

Des chercheurs du Laboratoire plasma et conversion d'énergie, du Laboratoire d'optique appliquée et leurs collègues américains ont identifié une nouvelle contribution, ignorée jusqu'à présent, aux propriétés de polarisation de la lumière émise par les pulsars. Cette découverte permettrait de déterminer le sens de rotation de ces derniers et également de corriger de possibles erreurs dans les estimations des champs magnétiques présents dans notre galaxie. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.


Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation. À l'image d'un phare, ils émettent un signal radiofréquence sous la forme de deux faisceaux qui peuvent voyager jusqu'à la Terre. En étudiant la propagation de ces ondes, les astrophysiciens peuvent estimer les propriétés du milieu interstellaire. Cette méthode sert notamment à cartographier le champ magnétique dans notre galaxie. Toutefois, certaines propriétés des pulsars demeurent méconnues.

Des chercheurs du Laboratoire plasma et conversion d'énergie (Laplace, CNRS/INP Toulouse/ Université Toulouse III Paul Sabatier), du Laboratoire d'optique appliquée (LOA, CNRS/École Polytechnique/ENSTA Paris) et leurs collègues américains se sont intéressés à ce qui se passe près du pulsar, au niveau de sa magnétosphère. Celle-ci consiste en un plasma, c'est-à-dire un ensemble de particules chargées, en interaction avec le champ magnétique de l'étoile. En modélisant la propagation des ondes dans ce plasma magnétisé, les chercheurs identifient une contribution supplémentaire à la polarisation du signal émis par un pulsar résultant de la rotation de la magnétosphère et ignorée jusqu'ici. La signature spécifique de cette contribution à basse fréquence (quelques dizaines de mégahertz) permettrait alors de déterminer le sens de rotation des pulsars. Par ailleurs, l'identification de cette nouvelle contribution devrait permettre de corriger de possibles erreurs commises lors de l'estimation du champ magnétique interstellaire à partir d'observations à plus haute fréquence.

Ces résultats ouvrent la porte à des études plus étendues en astrophysique. Le développement de systèmes d'observation basse fréquence devrait permettre de tester ces résultats et d'observer expérimentalement ce nouvel effet. Cela permettrait alors d'affiner notre compréhension des pulsars et de leur magnétosphère.

Références:
Determining the rotation direction in pulsars,
Renaud Gueroult, Yuan Shi, Jean-Marcel Rax & Nathaniel J. Fisch.
Nature Communications, 10, 3232 (2019)
DOI: 10.1038/s41467-019-11243-4