1. Introduction
Les pulsars sont parmi les objets les plus extrêmes de l'univers : des étoiles à neutrons en rotation rapide dont les faisceaux d'émission radio balaient l'espace comme un phare cosmique. Découverts en 1967 par Jocelyn Bell Burnell, ils ont d'abord été surnommés LGM-1 (Little Green Men) tant leur régularité semblait artificielle.
2. Étoiles à neutrons
Une étoile à neutrons est le résidu d'une supernova : quand une étoile massive épuise son combustible nucléaire, son cœur s'effondre sous sa propre gravité. Les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons. Le résultat est un objet d'environ 1,4 masse solaire comprimé dans une sphère de 10–20 km de diamètre.
La densité est stupéfiante : une cuillère à café de matière d'étoile à neutrons pèserait environ un milliard de tonnes. La conservation du moment angulaire lors de l'effondrement accélère considérablement la rotation — comme un patineur qui ramène ses bras.
3. Rotation et faisceaux
Les pulsars tournent à des vitesses allant de quelques tours par seconde à plus de 700 tours par seconde pour les pulsars milliseconde. Leur axe de rotation et leur axe magnétique ne coïncident généralement pas. Les faisceaux d'émission radio sont émis le long de l'axe magnétique.
Lorsque l'axe magnétique pointe vers la Terre au cours de la rotation, nous détectons une impulsion radio. C'est le mécanisme du phare : la rotation produit des impulsions régulières, pas une spirale géométrique unique.
4. La magnétosphère
La magnétosphère d'un pulsar est une région de plasma chargé co-rotatif. La limite de co-rotation — le cylindre de lumière — est la distance à laquelle la vitesse de co-rotation atteindrait la vitesse de la lumière. Au-delà de cette limite, les particules chargées ne peuvent plus co-roter et sont éjectées, emportant du moment angulaire et ralentissant progressivement le pulsar.
5. Magnétars
Les magnétars sont des étoiles à neutrons avec des champs magnétiques extraordinairement intenses — jusqu'à 10¹⁵ gauss, soit un milliard de fois le champ magnétique terrestre. Ces champs extrêmes peuvent déformer la structure de l'espace-temps local et produire des éruptions de rayons gamma d'une énergie colossale.
En 2004, un magnétar situé à 50 000 années-lumière a émis une éruption si intense qu'elle a ionisé partiellement la haute atmosphère terrestre — depuis l'autre côté de la galaxie.
6. Conclusion
Les pulsars illustrent comment la rotation — un mouvement fondamentalement lié à la spirale — peut produire des phénomènes d'une régularité et d'une puissance extraordinaires. La physique de la rotation, du champ magnétique intense et du ralentissement progressif de ces objets extrêmes révèle les lois de la physique dans des régimes inaccessibles aux laboratoires terrestres.