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 PULSARS ou ETOILE à Neutrons - NOTES - ASTRONOMIE - HydroLAB

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Sph3re
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PULSARS  ou  ETOILE à Neutrons   -   NOTES   -   ASTRONOMIE   -   HydroLAB Empty
MessageSujet: PULSARS ou ETOILE à Neutrons - NOTES - ASTRONOMIE - HydroLAB   PULSARS  ou  ETOILE à Neutrons   -   NOTES   -   ASTRONOMIE   -   HydroLAB EmptySam 11 Juin 2016 - 10:08

-


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

ils peuvent accelerer 2 catégories de modèles :

> des électrons ( modèle leptonique - leptons )

> Protons ou noyaux divers ( modèle Hadronique - Hadrons )


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



- - -



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



- - -

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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