Pulsar

Le mot « pulsar » est la contraction de l’anglais pulsating radio source, « source radio pulsante ». Pourtant, un pulsar ne pulse pas : il tourne. C’est une étoile à neutrons, résidu d’une supernova, dont les pôles magnétiques émettent des faisceaux étroits. Quand l’un d’eux croise la Terre, les radiotélescopes enregistrent un « bip ». Plus de 3 000 pulsars ont été catalogués dans la Voie lactée.

Comment fonctionne un pulsar ?

1. Lors de l’effondrement du cœur d’une étoile massive, la rotation s’accélère énormément, comme une patineuse qui ramène ses bras : une étoile qui tournait en quelques jours devient une boule de 20 km qui tourne en une fraction de seconde.
2. Le champ magnétique, lui aussi concentré, devient colossal.
3. Ce champ magnétique en rotation accélère des particules chargées, qui émettent un rayonnement concentré le long de l'axe magnétique.
4. L’axe magnétique n’est pas aligné avec l’axe de rotation : les faisceaux décrivent un cône. Si la Terre se trouve sur leur chemin, on reçoit une impulsion à chaque tour.

La découverte de 1967

En juillet 1967, Jocelyn Bell, doctorante à l’université de Cambridge, analyse les relevés d’un radiotélescope construit avec son directeur de thèse, Antony Hewish. Elle repère une petite anomalie : une série d’impulsions espacées de 1,337 seconde, d’une régularité stupéfiante. Le signal est si artificiel en apparence que l’équipe le surnomme par plaisanterie « LGM-1 » (Little Green Men, « petits hommes verts »). La découverte de signaux semblables ailleurs dans le ciel écarte l’hypothèse extraterrestre ; l’annonce paraît en février 1968.

Le prix Nobel de physique 1974 a récompensé Antony Hewish et Martin Ryle, mais pas Jocelyn Bell, une omission souvent citée comme l’une des plus controversées de l’histoire du prix. Elle a reçu en 2018 le prix Breakthrough de physique fondamentale.

Quelques pulsars célèbres

Les pulsars millisecondes

Un pulsar ralentit lentement en perdant de l’énergie et finit par s’éteindre au bout de quelques dizaines de millions d’années. Mais s’il fait partie d’un système double, il peut capter la matière de son compagnon, qui le fait tourner de plus en plus vite : il devient un pulsar milliseconde, qui tourne des centaines de fois par seconde. Ces pulsars sont d’une stabilité comparable à celle des meilleures horloges atomiques.

À quoi servent les pulsars ?

• Tester la relativité : en 1974, Russell Hulse et Joseph Taylor découvrent un pulsar en orbite autour d’une autre étoile à neutrons. Le lent rétrécissement de leur orbite correspond exactement à la perte d’énergie par ondes gravitationnelles prévue par la relativité générale. Ils obtiennent le prix Nobel de physique 1993.
• Découvrir des planètes : les premières exoplanètes confirmées, en 1992, tournent autour du pulsar PSR B1257+12, découvertes par Aleksander Wolszczan et Dale Frail.
• Détecter les ondes gravitationnelles géantes : en 2023, plusieurs réseaux de chronométrage de pulsars ont annoncé des indices d’un fond d’ondes gravitationnelles de très basse fréquence, probablement produit par des couples de trous noirs supermassifs.
• Naviguer dans l’espace : la carte de 14 pulsars gravée sur les plaques des sondes Pioneer et sur le disque des Voyager indique la position du Soleil.

Questions fréquentes

Un pulsar est-il dangereux pour la Terre ?

Non. Les pulsars connus sont à des centaines ou milliers d’années-lumière, et leurs faisceaux, une fois arrivés jusqu’à nous, ne sont détectables qu’avec des instruments très sensibles.

Peut-on entendre un pulsar ?

On peut convertir ses impulsions radio en sons : les pulsars lents donnent des cliquetis, les pulsars rapides une note continue. Ce n’est qu’une traduction, l’espace ne transmettant pas les sons.

Quelle différence entre un pulsar et un quasar ?

Un pulsar est une petite étoile à neutrons de notre galaxie. Un quasar est le cœur extrêmement lumineux d’une galaxie lointaine, alimenté par un trou noir supermassif.