Le modèle du Le modèle du magnétarmagnétar

Le modèle du Le modèle du magnétarmagnétar

Par Vincent FortinPar Vincent Fortin

Événement du 5 mars 1979Événement du 5 mars 1979

Plus intense vague de rayons gamma observée (100 fois plus) à atteindre notre système solaire.

Saturation des détecteurs de 10 sondes spatiales et celui de l’Einstein Observatory

Durée de 0,2 s

Suivit d’une vague moins énergétique (rayons X) variant oscillant à une période de 8 s, diminuant en intensité.

Événement du 5 mars 1979Événement du 5 mars 1979

Nombre de photons détectés par Venera 12

Événement du 5 mars 1979Événement du 5 mars 1979

Simulation

De 1979 à 1985De 1979 à 1985

16 autres rafales de rayons gamma détectées venant de la même direction que l’événement de 1979, moins intenses que la première fois. Nommé SGR pour soft gamma repeater.

Localisée à l’intérieur des restes de la supernova SNR N49

En 1985, découverte de deux autres endroits semblant avoir le même comportement

une étoile à neutrons ?

Propriétés du SGR de 1979 contre celles Propriétés du SGR de 1979 contre celles des pulsarsdes pulsars

Champ magnétique : ??

Émission de rayons X et gamma

Période de 8 secondes

Agée d’environ 5000 ans

Déplacée du centre, donc née avec une vitesse très élevée (~1000km/s)

Probablement seule, pas dans un système binaire.

Étoile à neutron magnétisée avec champ magnétique de 1012 à 1013 G

Émission d’ondes radio et expulsion de particules chargées aux pôles magnétiques

Période de rotation d’environ 30 ms

SGR 0526-66 Pulsars radio

1)

Par contraction de l’étoile d’origine jusqu’à l’étoile à neutrons, le champ magnétique augmente d’un facteur 1010. (Maxwell)

2)

La convection intense de gaz ionisé réarrange les lignes de champ magnétique. Peut même amplifier le champ.

L’effet dynamo

Origine du champ magnétique et effet Origine du champ magnétique et effet dynamodynamo

Origine du champ magnétique et effet Origine du champ magnétique et effet dynamodynamo

Des simulations ont montré que l’effet dynamo est plus performant (à grande échelle) lorsque la rotation de l’étoile est semblable à celle de la convection interne (estimée à 10 ms).

Il a aussi été montré que si l’effet dynamo était idéal, le champ pourrait atteindre des valeurs près de 1016 G. On nomma cet objet un magnétar, signifiant une étoile à neutrons ultra-magnétisée.

Les pulsars seraient donc des étoiles à neutrons dont l’effet dynamo n’a pas été assez performant.

Freinage de la rotationFreinage de la rotation

D’autres simulations montrèrent que le freinage de la rotation d’une étoile était plus grand lorsque le champ magnétique était plus intense.

Si l’objet de 1979 était bien un magnétar, cela expliquerait pourquoi sa période de rotation était de 8 secondes, bien plus grande que celle des pulsars radio.

Schéma de l’évolution après une supernovaSchéma de l’évolution après une supernova

Explication des SGR à partir du modèle du Explication des SGR à partir du modèle du magnétarmagnétar

À cause de l’immense gravité, il est seulement possible de déformer la croûte par cisaillement

Cela a pour effet de faire tourner des morceaux de la surface

Les lignes de champ magnétique deviennent emmêlées

Par la loi d’Ampère, on voit qu’un courant électrique peut alors former un arc à la surface de l’étoile

Explication des SGR à partir du modèle du Explication des SGR à partir du modèle du magnétarmagnétar

Les électrons voyageant à l’extérieur du magnétar entrent souvent en collision avec des photons, produisant ainsi des photons à hautes énergies.

Reconnection des lignes de champ magnétique pour minimaliser l’énergie. Émission d’énergie sous forme de rayons gamma.

Explication des SGR à partir du modèle du Explication des SGR à partir du modèle du magnétarmagnétar

Dans certain cas (comme la géante explosion de 1979), il peut arriver que la croûte du magnétar s’affaiblisse sur une grande échelle.

Dans ce cas, une certaine quantité de photons est retardée par le champ magnétique, par la réaction →ee

Explication des SGR à partir du modèle du Explication des SGR à partir du modèle du magnétarmagnétar

Simulation

Tableau des magnétars possiblesTableau des magnétars possibles

RésuméRésumé

Les magnétars sont des étoiles à neutrons très magnétisées dont le champ magnétique est amplifié par leur vitesse de rotation élevée à la naissance

Permettre d’expliquer les SGR

Pourrait permettre l’explication d’autres phénomènes complexes tel que les AXP

SourcesSources

`Magnetars', Soft gamma repeaters & very strong magnetic fields, http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/magnetar.html

Magnetar,Chryssa Kouveliotou, Robert C. Duncan and Christopher Thompson, Scientific American, February 2003

Magnetar : The Birth and Development of a New Model, http://academic.evergreen.edu/curricular/physys/mag.htm

Magnetar,http://www.spacetoday.org/DeepSpace/Stars/Magnetars/MagnetarSGR1806_20.html

Strongest magnet in the cosmos, Physicsweb, http://physicsweb.org/articles/world/16/1/3

Magnetar images and drawings, http://science.msfc.nasa.gov/newhome/headlines/ast05mar99_1a.htm