PULSARS ou ETOILE à Neutrons - NOTES - ASTRONOMIE - HydroLAB
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Sph3re Admin
Messages : 916 Diamonds : 4975 Réputation : 8 Date d'inscription : 21/05/2015 Age : 46
Sujet: PULSARS ou ETOILE à Neutrons - NOTES - ASTRONOMIE - HydroLAB Sam 11 Juin 2016 - 10:08
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à un stade donné, L'étoile s'effondre en étoile à Neutrons de quelques dizaines de km de diamètre*
( exemple la masse du soleil dans le diamètre de Paris ± 20 km ou la masse de la Terre dans un objet de 150 m ex : une pyramide )
en général les étoiles à neutrons font des diamètres de ± 20 km ( 10 km de rayon )
ce sont donc à priori les étoiles les + petites que l'on connaisse
La rotation :
Pendant cette réaction de contraction les forces en présences vont faire tourner l'étoile à Neutrons sur son axe de rotation :
par conservation du moment cinétique l'étoile qui fait des millions de Km et qui va se contracter en qq 10x Km va se mettre à tourner de plus en plus vite en se contractant jusqu'a arriver à une forme très compacte qui tourne de manière très rapide
elle part alors en rotation rapide et continue a émettre de l'énergie électromagnétique
l'étoile devient ce qu'on appelle un PULSAR ( une étoile a neutron qui tourne et qui émet de l'énergie ) on voit ce qui ressemble à un Phare, on dit que l'étoile Pulse - d'où le nom Pulsar
un Pulsar est une étoile qui s'est transformée en étoile à neutrons qui se met à tourner on peut donc l'appeler Pulsar ou étoile à neutrons ou étoile car c'est en fait les 3 choses à la fois
LE PULSAR :
On observe alors 2 jets opposés de 180 ° selon l'axe défini par les pôles magnétiques de l'étoile à neutrons ( PULSAR )
Le Pulsar a donc 2 axes ≠ : un axe de rotation autour du quel il tourne et un Axe magnétique composé de 2 jets puissants partant de l'étoile vers l'extérieur
selon les caractéristiques, le Pulsar peut émettre des ondes Radio des rayons X ou des rayons Gamma
on obtient donc des :
Pulsars Radios Pulsars X Pulsars Gamma Pulsars "Très Magnétiques" ou Magnétars
La vitesse de rotation du Pulsar :
la rotation rapide d'un pulsar sur lui-même correspond à priori à un Pulsar jeune en effet la réaction de passage d'étoile en étoile à neutrons enclenche une rotation de l'étoile sur elle même qui peut être très rapide et qui va diminuer au fur et a mesure du temps :
On trouve ainsi de pulsars dit " milliseconde " qui font un tour sur elle même en 1/1000e de seconde ce sont donc à priori des Pulsars jeunes.
Puis la vitesse de rotation du Pulsar va diminuer progressivement le pulsar va devenir par exemple un Pulsar Minute
Classement des Pulsars par leur vitesse de rotation :
Pulsars milliseconde "jeune" - Pulsars très jeune dont la vitesse de rotation sur lui-même est en dessous de la seconde - ils apparaissent juste après la supernova et restent à cet état qq années ces pulsars ont un champ magnétique très intense
Pulsars milliseconde "vieux" - Pulsars binaires qui étaient des Pulsars secondes et qui accélèrent par le pheno d'accret jusqu'a devenir un Pulsar Mili - ces pulsars ont un champ magnétique faible
Pulsars seconde - Pulsars dont la vitesse de rotation est d'une centaine de secondes ( souvent des pulsars âgés ) Pulsars Minute - Pulsars dont la vitesse de rotation est supérieur à la minute ( souvent des pulsars très âgés )
Pulsars "recyclés" : Pulsar faisant partie d'un syst Binaire qui absorbe la matière de son compagnon pendant cette absorption le pulsar va récupérer de l'énergie cette énergie va lui permettre d' accélérer jusqu'à la Milliseconde
contrairement aux autres ce sont donc des vieux Pulsars très rapides
la durée des rotations de pulsars ( miliseconde ) peut durer 100 000 ans
L'axe Magnétique :
au moment de l'effondrement de l'étoile, sur le même principe, le champ magnétique va considérablement augmenter et devenir très puissant
le champ magnétique est orienté comme sur la terre selon un certain axe il y a donc 1 axe ( " nord - sud Magnétique" ) puis des courbes qui vont d'un pôle à l'autre
le Pulsar se transforme en sorte de dynamo : un électro aimant qui tourne très vite sur lui-même
Les pulsars sont en fait des accélérateurs de particules naturels ultra puissants ( 1 M x le LHC )
ils vont générer ce qu'on appelle des rayons cosmiques de ultra haute NRJ
Photons et champ magnétiques emettent des particules "à partir du vide" par paires ( électrons et positrons )
Vraissemblablement les particules sont extraites de la surface de l'étoile à neutrons et ces particules peuvent être lourdes comme par exemple du Fer les observations des rayons cosmiques de ultra haute NRJ semblent montrer que ce sont des ele lourds ( Fer )
les paires ( électrons et positrons ) génèrent des rayons gamma ( CF experience "S" )
les pulsars ont été étudiés historiquement par les radiotelescopes qui voient l'electromagnetique
CF le labo Astro particules et cosmologie et de l'université paris diderot
CF telescopes "S" + satelitte Fermi
le site des telescopes "S" ( namibie ) hémisphère sud
Quelques S les petits + S2 - 28 m de diam ( 2012 )
le rayon gamma touche l atmo il part en cascade atmospherique ( gerbe de particules ) emet une flash bleu Tcherenkov de qq nano secondes
L'effet Tcherenkov et la Lumière Tcherenkov
lorsque les rayons gamma déposent leur energie dans l'atmosphere certaines partic prennent l NRJ du gamma initial ils accélerent ( electrons et positrons ) + vite que la vitesse de la lux dans l'atomsphere ( vitess lux ds le vide x 0,01 % env )
quand des particules voyagent + vite que la vitess lux ds l'atmo ils emetent une onde de choc lumineuse ils produisent une LUX bleutée ( effet de Tcherenkov
un cone de lux bleu tombe vers le sol
la lumiere Tcherenkov est proport. a l intensite ( NRJ ) des rayons gamma
ex en 10 Gev
l'effet Tcherenkov est similaire au franchissement du mur du son
ex dans l'eau la lux est ralentie de 30 %
dans l'air la lux est ralentie de 0,01 % à peu pres
cette lumière ne se voit pas à l oeil nu car elle est trop intense et trop breve ( qq milliardièmes de sec )
elle est 1000 G ( 1000 milliards ) x plus energetique que la lumière du soleil - donc du Tev ( Terra Electron Volt )
Certains rayons cosmiques vont jusqu'au zeta Electron Volt ( ZeV ) certains jusqu'a 10 e21 ev
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les étoiles isolées ( non binaires ) sont les + rares et représentent env 30 % des étoiles )
la majorité sont en système binaire ou ternaire ou quaternaire dans certains cas
2 pulsars = système binaire de pulsar = pulsar double
2 pulsars de tailles ≠ en rotation forment un systeme asymetrique
Ce système asymetrique binaire en rotation produit des ondes gravitationelles - découverte des ondes gravitaionelles = 2015
la vitesse de rotation du système évolue au fur et a mesure que les 2 pulsars se rapprochent cette vitesse accelere
seuls les pulsars binaires accel jusqu'a la milliseconde
Acretion dans un system bina
dans un system bina il y a une étoile + forte ( + massiv ) ( on va l'appeler " Forte " ) et une étoile moins forte ( moins massive ) ( on va l'appeler " Faible " )
l'étoile " Forte " peut acreter de la matière venant de l'étoile " Faible " il y a donc un transfert de matière "d'une étoile à l'autre"
Cette matière peut venir de une naine qui tourne autour de l'étoile " Faible " ou de l'étoile " Faible " elle-même
l'accretion ( matiere envoyée vers l'étoile la + forte ) va accel l'étoile " Forte "
on les appelle parfois veuves noires car ces pulsars vont dévorer leur compagnon accel jusqua la milliseconde et se retrouver isolé
la surface de l'étoile a neut en rota va trner à une fraction de la vit de la lux
Pulsars X Pulsars ralentis
on ne sait pas ce que deviennent les pulsars extrèmement ralentis car ils deviennent indetectables
lors de la super nova l'explosion est souvent asymetrique le pulsar peut se trouver alors ejecté à des vitesses de l'ordre de qq miliers de km / s
il peut donc sortir du plan galactique
une etoile a neut ds un syst bi massive mais en dessous de la masse de chandrasekar pour récupérer suffis de mat pour passer ce seuil ( masse de chandrasekar ) et evoluer vers une supernova et eventuellement un trou noir
Rayons cosmiques de ultra haute NRJ : ce sont des particules chargées ( noy atom
qui arrivent du cosmos mais on ne sait pas trop d'ou ils viennent exactement
sur terre, certains arrivent avec des NRJ colossales ex 10 e20 ev ou 10 e21 ev a 10 millions de fois l'energie produite au lHC
si on devait construire un accelerateur pour produire cette nrj de 10 e20 ev l'accelerateur devrait faire la taille de la voie lactée
donc d'ou viennent ces partic et qu'est ce qui les produit ?
une des théories serait que ce sont les Pulsars millisecondes très jeunes qui sont capables d'accelerer les particules chargées ( arrachée à la surf etoil ) jusqu'à ces NRJ de 10 e20 ev
les pulsars vieux du type pulsar binaires n'ont à priori pas assez de champ magnétique pour produire des NRJ de 10 e20 ev
ces pulsars sont agés de qq années cad à la naissance de l'eoile à neutron
theorie pulsar crab tournait à l origine à 5 ms
à priori il n'y a pas de pulsar milliseconde "jeune" dans la voie lactée sinon on l'aurait détecté
Pulsar du Crabe tourne suis lui même 33 fois / secondes il aurait 1000 ans
Pulsar vela**
à priori les pulsars sont tous ≠ - on peut les identifier comme par l adn
Pulsars très jeunes = qq milliers d'années Pulsars jeunes = < à 100 000 ans
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expérience Hess
reseau de 5 télescop en namiebie instalés à 1800 m d'altitude
( Victor Hess découvreur des rayons cosmiques en 1912 )
ils fonctionnent en détectant l'effet Tcherenkov
ils doivent etre grand avec des caméras ultra rapides pour detecter l'effat lumineux de Tcherenkov
plusieurs milliers de flash par secondes autour de nous mais yeux humains ne les voient pas
1ere detection l'effet Tcherenkov date de 1989 avec la detection de la nubeleuse du crabe
expérience Hess permet de detecter une grande variété de ces accélérateurs de rayons cosmiques que sont :
Restes de supernova
des nebuleuses ( avant le pulsar )
vents venant d'étoiles massives
environ. Trous noirs super massifs ex la région centrale de la galaxie
Pulsars
Nébuleuses ( type neb du crab
il a detecté une 100 aine de sources dont la cartog de la région centrale de la galaxie
les particules accelerent progressivement
et accelerent eventuellement par chocs qui les re accelerernt
les GLITCHS
Théorie :
normalement un pulsar est régulier mais qq fois il re accelere brutalement
en theorie un pulsar serait composé d une croute solide avec en dessous un fluide de neutrons qui pourrait etre super fluide
il pourrait y avoir une réorganisation de la matière à l'interieur de l'étoile à neutrons entre la partie fluide et solide
ça se traduirait par une variation brutale de la vitess de rota
certains pulsars comme le pulsar de Vela ont des varia brutales
ils sont stables
puis ça varie brutalement puis ça se restabilise
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