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La Nébuleuse IC 443 et son étoile à neutrons Hello !

IC 443 (Source: Chandra)

Cette superbe image de la nébuleuse IC 443 a été réalisée par le Satellite Chandra, le 12 Janvier 2005 puis publiée sur Internet le 01 Juin 2006.

Il s'agit d'une Image Composite

Longueurs d'onde

X Radio Visible

Restituée en

Bleu Vert Rouge

Cette nébuleuse, reste d'une supernova, située à environ 5000 années de lumière du système solaire, présente des particularités étonnantes:

  1. Elle nous apparaît sous forme d'une bulle de gaz turbulente et en expansion émettant dans le visible, en rayonnement X et aussi en radio.

  2. En son sein, une étoile à neutron, ce qui serait banal si ce n'est que cet objet est totalement excentré. Ceci pourrait s'expliquer si elle était animée d'une vitesse propre acquise pendant ou après l'évènement initial ayant amené à la formation de cette supernova. Dans cette hypothèse on devrait retrouver, dans l'image de la nébuleuse, des traces évidentes du déplacement de l'étoile à neutrons. Or ce n'est pas le cas.

  3. Un jet collimaté qui semble issu de l'étoile à neutrons.

  4. Certains astronomes semblent avoir décelé l'existence d'un pulsar.

Nous nous proposons d'examiner avec vous ces particularités.

Zoom sur IC 443 (Source: Chandra)

Zoom sur l'étoile à neutrons J0617 et sur les régions environnantes.

  1. L'étoile à neutrons est plongée dans une région turbulente. Elle émet vers la gauche un jet collimaté presque rectiligne visible en rayonnement X (Bleu).

  2. Elle semble également éjecter vers la droite un panache turbulent de matière détecté en rayonnements visible.(Rouge).

S'agit-il d'illusions dues à une configuration topologique particulière de ces objets ?

  1. Pour nous en assurer nous effectuons un traitement informatique approprié sur cette image.
    Le jet collimaté est alors parfaitement confirmé.

  2. Le panache turbulent est non seulement confirmé, mais on se rend compte qu'il semble directement issu de l'étoile à neutrons.

  3. Il semble aussi exister un panache vers la gauche. Mais rien, dans ces images, ne permet de le relier directement au jet ou à l'étoile à neutrons.

Zoom + Traitement informatique sur IC 443

L'étoile à Neutron (J0617) en rayonnement X

  1. L'image, en rayonnement X, de l'étoile à neutrons semble montrer que celle-ci serait en réalité un objet double.
    Cela serait-il dû à un artefact de la caméra de Chandra ?

J0617 (Source: Chandra)

L'image composite (zoom), ci-contre semble confirmer qu'il s'agit bien d'un système double.
En fait, ce qu'au départ on prenait pour une simple étoile à neutrons, s'avère être un système très complexe.

Schéma

On établit un schéma pour nous en faciliter l'analyse.

On observe que :

Objets

Commentaires

A Cet objet est apparu grâce au zoom
B+B' L'étoile à neutron est clairement dédoublée
C Cet objet fait-il partie du système ?
D Cet objet semble relié à B+B' par un filament.
Pont de matière Ce pont de matière, situé à l'intérieur de l'ellipse en rouge dans le schéma, semble relier B+B' à A
Bulle de gaz Elle apparaît en X et en radio. Elle enveloppe l'ensemble du système (ellipse en pointillés dans le schéma).
Panache Délimité dans le schéma par les pointillés bleus, il semble bien issu de B+B'.
Jet Et maintenant la surprise, le jet n'est pas issu de B+B' mais très clairement de l'objet A. De plus ce jet, s'il est collimaté, présente des caractéristiques, pour le moins curieuses, telles que des cassures et une courbure inexplicables.
Onde de choc Dans l'axe du pont de matière issu de B+B', et tout près de A, il semble exister une onde de choc (repérée dans le schéma par un arc de cercle).

Questions:

  1. Lequel de ces objets A, B, B' est l'étoile à neutrons ?
  2. Lequel de ces objets pourrait être le pulsar ?
  3. Ces objets sont-ils tous des étoiles à neutrons, voire des pulsars ?
  4. Quelle est la véritable nature de l'onde de choc ?

Zoom sur J0617 (Image traitée)

Pour essayer de répondre à quelques unes de ces questions, nous avons effectué un traitement numérique approprié sur l'image fournie par Chandra.

  1. Le jet nous apparaît trituré, sous formes d'ondes presque périodiques. Notons que ce phénomène est assez fréquent dans les jets. On peut, entre autres, citer l'exemple du jet de la galaxie M 87.

  2. Le jet est issu de A, mais avec une première cassure tout près de A, puis une deuxième plus loin. Ensuite il présente une courbure très nette. Notons que curieusement l'extrémité du jet se retrouve presque exactement dans le prolongement de l'axe BA.

  3. Le panache est clairement issu de la région B+B'.

Schéma dynamique

Nous pouvons maintenant établir une première ébauche de la dynamique du gaz (plasmas ?) en jeu dans ce système.

Objets

Commentaires et hypothèses

Pont de matière Issu de B+B', il apparaît qu'il serait constitué d'un plasma chaud (protons + électrons ?) et que ce plasma serait, pour une part, projeté vers A. La magnétosphère de A, dévierait les particules de ce plasma (formation de ce qui nous apparaît comme une onde choc). Au delà de A celles-ci seraient alors accélérées et collimatées. Elles formeraient ainsi un jet. Nous ne pouvons manquer de faire le rapprochement avec ce qui se passe pour le vent solaire et la magnétosphère terrestre.
Panache Il semble issu de B+B', ou de leur environnement proche. Mais s'agit-il vraiment d'éjection ou bien, au contraire, d'accrétion de matière ?
Filament En vert dans le schéma ci-dessus, il se peut qu'il ne s'agisse que d'un artefact. Son orientation est donc, pour le moins, incertaine.
Jet Issu de A, son orientation ne pose aucun problème. Par contre les cassures et la courbure de sa trajectoire n'ont pas d'explications évidentes.

Structure du pulsar du Crabe

Nous avons déjà rencontré un jet, dans l'environnement du pulsar du Crabe (M 1), présentant une cassure très semblable à celui-ci. Et nous avions montré qu'il pourrait s'agir d'un effet de réfraction dans une bulle de gaz à gradient d'indice de réfraction dans laquelle se propagent des ondes de densité.
Serions nous en présence d'en phénomène semblable dans l'environnement de "l'étoile à neutrons" de IC 443 ?
Les objets B+B' seraient l'image dédoublée par suite d'un effet de réfringence autour d'une étoile à neutron (pulsar ?). (Voir [1] et [2] dans la bibliographie ci-dessous).
 Si c'est le cas, nous serions en présence d'un système de plusieurs bulles.  C'est bien ce que les images, apportées par Chandra, semblent nous suggérer.

Bibliographie :

  1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117 - Sept 2003. SAF. (PDF=1,6 Mo)

  2. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions.

  3. The X-Ray structure of the pulsar bow shock G189.22+2.90 in the supernova remnant IC 443-B. (M. Gaensler, & al) - arXiv:astro-ph/0601304 v2.

  4. Cluster, Explosions, Plasmoids, Ion Beams - Report on 7th Cluster Workshop (ESA 15-Mar-2004)

  5. Les sous orages et le champ magnétique.

  6. Séminaire sur les Supernova, à l'occasion du  400ème anniversaire de la Supernova de Kepler  du 9 Octobre 1604, organisé par l'Institut d'Astrophysique de Paris (IAP). (excellent Compte rendu rédigé par Monsieur Jean-Pierre Martin).

  7. The Mouse that soared G359.23-0.82: Une magnifique confirmation par Chandra de la structure et du mécanisme des pulsars (Vent stellaire + Magnétosphère + Jet)

 

Date de Création: 15/08/2006 
Dernière mise à jour: 08/11/13 

 Un Os dans le Coma : 

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