Le Crabe (M1) vu par le VLT

 

 Le Crabe vu par le NOAO

 

 
Analyse:

• Un "pont lumineux" apparaît à chaque maximum d'éclat du pulsar.

• Ce pont relie le pulsar avec l'étoile qui est à coté.

• La distance séparant le pulsar de cette étoile varie. La distance est minimale au maximum d'éclat.

1. Ce pont est-il un artefact instrumental ?

2. Peut-on confirmer par d'autres observations la réalité de ces faits, et ainsi éliminer l'hypothèse des artefactsa?

3. Quelle distance sépare ces deux étoiles ?

4. La variation de distance est-elle une illusion optique ou un artefacta?

C'est pour répondre aux deux premières questions qu'un traitement informatique a été effectué sur l'image Haute résolution obtenue par l'ESO.
Le résultat est clair, il apparaît un pont entre les deux étoiles. Mais comme le temps de pose est long, l'image du pont est la somme de tous les ponts instantanés qui se sont produits pendant cette pose. (Le pulsar est l'étoile du bas). On constate que :

• Le pont de matière se prolonge au delà du pulsar.

• Deux panaches de matière, issus de la deuxième étoile, sont visibles

Le même travail effectué sur l'image Haute résolution fournie par le NOAO confirme pleinement ce résultat. (Le pulsar est l'étoile au centre de l'image, ci-contre.). Remarquons que :

• Le pont de matière se prolonge, ici aussi, au delà du pulsar, sous forme d'un jet.

• Il apparaît une onde de choc très caractéristique, en bleu dans l'image traitée issue de celle du NOAO, sa longueur d'onde est croissante en s'éloignant de la source, qui pourrait être le pulsar.

• Les éjections symétriques de matière issues de la deuxième étoile sont, là aussi, visibles.

• Dans la séquence d'images obtenu avec le KPCA, le pont de matière n'apparaît jamais à l'état OFF. Ceci élimine un effet de seuil lié à la caméra, ou alors il faudrait admettre un effet de seuil variable en fonction de la luminosité de l'objet observé, ce qui est peu probable.

La Distance:

Pour évaluer la distance séparant les deux étoiles nous disposons d'un premier étalon, l'extension de la nébuleuse du Crabe qui est de l'ordre de 10 al. Cela suppose deux conditions que nous supposerons réunies :

1. Que les deux étoiles soient dans la nébuleuse

2. Que les deux étoiles ne soient pas trop éloignées d'un plan perpendiculaire à l'axe de visée de l'observateur.

Le fait que ces deux étoiles soient réunies par un pont de matière permet d'accepter ces hypothèses. En mesurant sur les images la distance entre les deux étoiles et en la comparant à l'extension de la nébuleuse on obtient une distance de l'ordre de 0,13 al.
Une autre méthode d'évaluation est possible. Rien  ne peut dépasser la vitesse de la lumière, donc si ce jet est un plasma relativiste projeté vers le pulsar, et connaissant la période de celui-ci, on peut établir une distance maximale de propagation. Le calcul donne une distance maximale inférieure à 10.000 km. D'autre part le problème ne changerait pas si c'est la lumière du pulsar qui, périodiquement, éclaire un jet permanent.

• La distance de 0,13 al élimine d'emblée et définitivement la possibilité que le pulsar soit dû à un jet axi-polaire désaxé par rapport à l'axe de rotation du pulsar et éclairant périodiquement et instantanément l'observateur et l'ensemble du jet sur une distance de 0,13 al. (Le temps minimal nécessaire est de l'ordre de 45 jours). Remarquons que la dissymétrie temporelle du pulsar, relevée par le VLT, élimine aussi ce modèle.

• La deuxième valeur de distance est totalement incompatible avec la première.

• L'observation qui montre cette quasi simultanéité, nous contraint d'accepter la deuxième valeur: D < 10.000 km.

• Il faut résoudre cette contradiction sur la distance séparant le pulsar de l'étoile à laquelle il est associé.

L'

s'agrandit

 
Variations de distances et ajustage de la distance.

• Sur les instantanés la distance entre l'étoile et le pulsar est, à l'état ON, de 45 pixels. Elle est juste, avant l'état OFF, de 55 pixels environ. La variation de distance est donc de 10 pixels. Cette variation représente 20 % de la distance, soit 2000 km.

• Le  trajet aller-retour (4000 km) du pulsar serait donc parcouru en 33 ms (période du pulsar). Ce qui donne une vitesse moyenne de  l'ordre de 1.200.000 km/s. Vitesse absolument incompatible avec les lois de la physique.

• Il faut donc corriger la distance calculée précédemment dans le rapport 300.000 / 1.200.000 soit 1/4. Ce qui donne une distance :

D < 2500 km

 et une variation de distance < 500 km.

• La contradiction des distances s'est encore aggravée.

• Pire, cette distance est incompatible avec ce que l'on sait des dimensions physiques des étoiles. C'est la deuxième contradiction à résoudre. Il faut donc admettre que les deux étoiles sont un couple d'étoiles à neutrons de petites dimensions.

• Comment le pulsar, compte tenu de sa masse, peut-il subir une variation de distance de 500 Km en quelques ms ? Le problème de l'inertie est donc posé.

• Pire encore, comment les télescopes terrestres peuvent-ils avoir une résolution suffisante pour résoudre des dimensions aussi faibles à une distance de 6300 al, celle du Crabe ?

 
Diamètre apparent du pulsar

La courbe de variation de la luminosité du pulsar établie par le Jodrell Bank Observatory permet d'estimer le diamètre apparent du pulsar. Si la largeur de l'impulsion correspond au temps de propagation relativiste de l'énergie (plasma et/ou lumière) autour du pulsar alors la durée de l'impulsion est une mesure assez correcte du diamètre du pulsar.

• la largeur de l'impulsion est de l'ordre de 3 ms. Donc le diamètre est de l'ordre de 3c/1000 soit 900 km.

• Ceci n'est pas incompatible avec le diamètre théorique d'un pulsar que l'on estime à 20 km, à la condition que le diamètre ainsi mesuré corresponde en fait au diamètre d'une magnétosphère associée à ce pulsar.

• La fluctuation de distance (500 km) serait-il alors expliquée par la déformation de cette magnétosphère sous l'impact du jet issu de l'étoile compagne du pulsar. Ce qui résoudrait tous les problèmes d'inertie qui se seraient posés si c'était le pulsar qui se déplaçait de cette distance sous l'impact du jet ! Mais cela pose le problème inertiel du magnétisme du pulsar.

 
Hypothèses

Il existe trois solutions pour résoudre les contradictions de distances, les deux dernières n'étant d'ailleurs pas incompatibles entre elles :

1. La vitesse limite, celle de la lumière, pourrait être dépassée dans certaines conditions. Mais évidemment, jusqu'à preuve du contraire, cette hypothèse doit être rejetée.

2. La distance et l'extension de la nébuleuse du Crabe ont été surévaluées. Bien que toujours possible, cela est peu probable; de nombreuses mesures, par diverses méthodes, ont confirmé cette distance.

3. Il se produit un effet de lentille (gravitationnelle ou optique) dans le cœur de cette nébuleuse. Le coefficient de grossissement serait alors dans le rapport des distances,  0,13 al / 2500 km, soit 5.10⁸. Cela semble totalement irréaliste. Mais si pourtant c'était le cas, alors l'image du pulsar et de l'étoile compagnon seraient des images résolues.  Justement, l'examen attentif de l'image traitée, obtenue à partir de l'image issue du VLT, montre des détails inattendus qui pourraient ne pas être des artefacts. Nous vous laissons les découvrir. Notons que les détails apparaissent hors des zones centrales saturées des étoiles. Une photographie refaite avec un temps de pose très faible est donc souhaitable. Ces détails font penser à des éjections coronales solaires.

Bernard Lempel , le 21 Janvier 2002

 
CONCLUSIONS:

1. Le pulsar est une composante d'un système double d'étoiles.

2. Un jet, issu de l'étoile compagne, est périodiquement projeté vers le pulsar.

3. A l'impact, le pulsar s'illumine.

4. Ce jet, probablement constitué de particules chaudes (Protons et/ou électrons) se comporte comme une série ininterrompue de décharges électriques dans un gaz.

5. Le pulsar est, comme la terre, très certainement affublé d'une magnétosphère et d'une "atmosphère". C'est la déformation de la magnétosphère, sous la pression du jet, qui donne l'illusion du déplacement du pulsar

6. Le jet se propage au delà du pulsar sous forme d'un jet collimaté.

7. Le mécanisme en jeu est le même que celui que nous avons déjà rencontré dans le noyau de la galaxie M 87 (Système auto régulé avec un objet massif en suspension dans un jet et amplification des forces par une voile solaire magnétique). Mais ici nous sommes en présence d'un système en relaxation. Ceci permet d'expliquer très simplement la dissymétrie temporelle qui est mise en évidence par le VLT.

Bibliographie :