NGC 362D, un duo rare pour mieux comprendre le recyclage des pulsars

Dans l’amas globulaire NGC 362, le pulsar milliseconde NGC 362D — aussi désigné PSR J0103−7050D — est accompagné d’une naine blanche d’hélium exceptionnellement jeune. Sa masse est estimée à environ 0,18 fois celle du Soleil. D’après des modèles d’évolution des systèmes binaires, le transfert de matière entre les deux astres aurait pris fin il y a quelque 600 millions d’années. 268

Cette paire offre aux astronomes un aperçu rare de ce qui suit une étape décisive : le moment où une étoile compagne cesse d’alimenter en matière une étoile à neutrons en rotation rapide.

MeerKAT et Hubble : deux observations complémentaires

Les observations radio de MeerKAT ont permis de repérer le pulsar. Son orbite d’environ 0,17 jour — soit près de 4,1 heures — révèle qu’il forme un système binaire très serré. 68

Pour identifier son compagnon, les chercheurs ont ensuite examiné des images profondes du télescope spatial Hubble, prises dans plusieurs filtres et à différentes périodes. La position et la lumière de la source optique associée au pulsar indiquent qu’il s’agit d’une naine blanche d’hélium de très faible masse, encore dans une phase précédant son refroidissement. 2

Les deux instruments apportent donc des informations différentes : le signal radio caractérise le pulsar et son orbite, tandis que les observations optiques de Hubble permettent d’étudier son compagnon, autrement peu lumineux. 26

Pourquoi la naine blanche est-elle considérée comme si jeune ?

L’estimation de son âge ne vient pas d’une mesure directe de la date à laquelle le transfert de matière s’est arrêté. Les chercheurs ont comparé les propriétés observées de la naine blanche à des modèles actualisés de l’évolution des systèmes binaires. Cette analyse situe la fin du transfert à environ 0,6 milliard d’années. 2

Sa faible masse estimée et son état de pré-refroidissement sont essentiels à cette interprétation. Ensemble, ces caractéristiques font de NGC 362D un rare instantané d’un système relativement peu de temps après que la naine blanche a transféré de la matière à l’étoile à neutrons. 2

Des résidus autour de l’étoile ? Une piste encore ouverte

Les chercheurs évoquent la possibilité que de la matière expulsée vers la fin du transfert entoure encore la naine blanche. Un compte rendu de l’étude parle d’indices de matière circumstellaire possible, mais les informations disponibles ne permettent ni d’en établir la composition ni de confirmer qu’il s’agit d’une détection certaine. 67

La nuance compte : dans certains systèmes, de la matière autour d’un compagnon peut masquer les émissions radio d’un pulsar. Ce phénomène général ne prouve toutefois pas qu’il se produit dans NGC 362D. 3

Une pièce du puzzle du « recyclage » des pulsars

Selon le scénario dit du recyclage, une étoile à neutrons accélère sa rotation en accumulant de la matière provenant de son étoile compagne. Une fois ce transfert terminé, la compagne peut subsister sous la forme d’une naine blanche. L’association d’un pulsar milliseconde et d’une naine blanche d’hélium dans NGC 362D permet d’étudier cette évolution à une étape relativement récente. 26

Les pulsars millisecondes servent aussi d’horloges cosmiques très précises. Un compagnon encore jeune donne aux astronomes l’occasion d’examiner les suites du transfert de matière et de déterminer si d’éventuels résidus peuvent perturber l’observation des impulsions radio. Pour NGC 362D, cette dernière question reste ouverte : aucun effet de ce type n’est établi à ce stade. 36