Mise à jour le 1er Février 2009
 
AMA09
Conférence de Jocelyn BELL BURNELL sur
"LES PULSARS"
UNESCO  PARIS 16 JANVIER 2009
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations si nécessaire.
D'autre part le site de l'AMA09 m'a fait l'honneur de mettre quelques unes de mes photos en ligne dans un diaporama.
Je signale que tous les discours et toutes les conférences ont été filmées et sont disponibles en vidéo sur ce site.
 
REMARQUE : Les comptes rendus des conférences sont mis en ligne au fur et à mesure
Vous vous en apercevrez en allant voir la page du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences", je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
Jocelyn Bell Burnell est une astrophysicienne britannique (Université d'Oxford) qui la première découvrit en 1967 ce que l'on allait appeler un pulsar.
(c'est son patron Tony Hewish qui reçut le prix Nobel, ce qui provoqua un certain émoi!!!!)
 
 
Si 400 ans se sont écoulés depuis la première observation de Galilée , 40 ans seulement nous séparent de la découvertes des pulsars.
 
Et ce fut la même surprise qu'à l'époque de Galilée.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUELQUES PULSARS.
 
 
Elle commence sa conférence par nous faire écouter un pulsar (abréviation de pulsations radio source), celui de la constellation de Vela (en français les Voiles dans l'hémisphère Sud) de masse 1027 tonnes et tournant sur son axe 11 fois par seconde (660 fois par minute, donc bruit comparable à un moteur!), on peut l'écouter sur ce site.
Il s'est créé quand la Super Nova explosa il y a plus de 10.000 ans.
 
 
 
On peut voir les restes de cette SN dans cet apod.
 
 
Mais il existe aussi des pulsars beaucoup plus rapides en fréquence, comme PSR1937+21 qui a une période de  
 
P= 1.5578064688197945 +/-  0.0000000000000004    ms  soit une fréquence de approximativement 600Hz.
Et que l'on peut écouter ici.
 
On remarque la précision de l'émission du pulsar.
 
Ce n'est pas le pulsar le plus rapide, on a découvert récemment un pulsar de 1,39 ms de période.
 
Il semble que ce soit la fréquence maximale à laquelle un pulsar puisse émettre, ceci basé sur nos connaissances actuelles, en effet au delà de ces 700Hz, il y aurait de l'instabilité dans le cœur du pulsar.
 
 
 
QU'EST CE DONC UN PULSAR?
 
 
Au centre une étoile à neutrons qui tourne sur elle-même autour d'un axe.
 
Comme sur Terre le pôle N magnétique n'est pas situé au pôle N géographique, c'est le cas aussi pour les étoiles à neutrons.
 
 
Le champ magnétique est décalé par rapport à l'axe de rotation.
 
L'émission correspond à un moment donné à un faisceau, qui balaie au cours du temps un cône du fait de la rotation du pulsar.
 
Le rayonnement radio provient de cet axe magnétique quand il frappe la Terre
 
 
 
 
 
C'est comme le signal lumineux d'un phare en mer, et comme chaque phare, ils ont une séquence d'allumage qui les caractérisent en propre.
Sauf qu'il faut être dans le bon axe de vue pour le voir, on pense que l'on ne détecte que 20% des pulsars qui existent, les 80% restant ne sont pas visibles de la Terre.
 
Les pulsars pourraient être utilisés comme signaux pour la navigation interstellaire, mais il faudrait pouvoir embarquer un énorme radio télescope!
 
Les pulsars sont extrêmement précis, beaucoup plus précis que n'importe quelle montre, précision : 10-8.
 
Ils sont si précis qu'ils peuvent servir à tester la relativité d'Einstein.
 
 
Un grand nombre de pulsars sont des systèmes binaires, et subissent un effet Doppler.
 
 
 
 
Et joignant le geste à la parole, Jocelyn Bell, nous propose une expérience devant le public, où elle fait tourner sa minuterie de cuisine au bout d'une ficelle, censé représenter un pulsar dans un système binaire.
 
On se rend compte du changement de fréquence de la sonnerie lors de la rotation due à l'effet Doppler.
 
 
Le public est ravi et applaudi à cette expérience de physique expérimentale!!
 
 
 
 
 
 
Kepler nous a montré qu'il y avait 5 paramètres qui définissaient une orbite elliptique, ces paramètres dans le cas de pulsars sont relativistes et ont été mesurés. On a même remarqué le couplage spin/orbite qui provoque une précession.
 
 
 
PLANÈTES EXTRA SOLAIRES.
 
En réalité, la première exoplanète a été découverte en 1990 autour d'un pulsar (PSR B1257+12) avant les découvertes de 1995 par la méthode des vitesses radiales.
 
 
Cette découverte est due également à la mesure de l'effet Doppler, en effet lorsque la planète tourne autour du pulsar, le pulsar bouge aussi (les deux tournent autour de leur centre de masse) et provoque une variation de l'émission radio.
 
On compte à ce jour près de 2000 pulsars mais on n'a pu en identifier qu'un seul avec des planètes, pourquoi un seul?
 
 
 
LES PULSARS VÉRIFIENT LA RELATIVITÉ.
 
 
 
Une des prédictions d'Einstein concernant la Relativité Générale (RG), est la présence d'ondes gravitationnelles (OG) émises par un corps en accélération. Un pulsar en orbite autour d'une étoile émet ces radiations.
 
 
 
Ces ondes gravitationnelles emportent de l'énergie, et donc le système binaire perd de l'énergie et l'orbite en est modifiée, les deux étoiles se rapprochent l'une de l'autre. Mais alors l'accélération augmente (loi de Kepler) et les ondes gravitationnelles sont émises de nouveau, les orbites se resserrent et le processus recommence.
 
Mrs Burnell nous propose encore une fois une expérience de ce pulsar réduisant son orbite à chaque tour, simulant la perte d'énergie par émission gravitationnelle.
 
 
Le graphique représente l'influence sur la période du premier pulsar binaire découvert par Hulse et Taylor le Pulsar PSR 1913+16.
 
Les résultats de rétrécissement de l'orbite sont conformes au calcul de la RG et ont donc ainsi confirmé l'existence de ces OG.
 
 
 
 
 
CURIOSITÉS ET QUESTIONS À PROPOS DES PULSARS.
 
La chose la plus "ronde" dans l'Univers est l'orbite d'un pulsar autour de son compagnon, cette orbite est "ronde" de l'ordre de 1micron pour 100.000km!!!
 
Concernant le champ magnétique des pulsars, il est de l'ordre de 108 Tesla (rappel champ de la Terre : 5  10-5 Tesla)
On ne sait pas comment ce champ magnétique est créé, comment il est entretenu et quelle est sa forme.
 
Les pulsars sont aussi de (très très) faibles émetteurs d'ondes radio. On ne sait pas d'où provient de rayonnement radio et comment il est produit. On pense qu'il provient du magnétisme du pulsar.
 
De même on vient de découvrir récemment des pulsars intermittents.
Comment peuvent ils émettre de façon intermittente, c'est un grand mystère pour le moment.
 
Un pulsar typique a une masse de l'ordre de 1027 tonnes, vu son rayon de 10km approximativement, on en déduit sa densité; elle est phénoménale, de l'ordre de la densité des noyaux des atomes.
Pour se représenter cette densité, il faut imaginer les 6 milliards d'individus de la planète compressés dans un …..dé à coudre, on atteint alors la densité d'un pulsar.
 
 
La physique des pulsars : c'est la physique où la matière est à très forte densité, cela nous mène à la structure d'une étoile à neutrons.
 
Une croûte rigide en Fer entoure l'étoile, en dessous on trouve une couche de neutrons (rayonnement bêta) puis des neutrons à l'état super fluide.
Il y aurait un noyau solide de quarks.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Une autre conséquence de cette densité énorme : si vous jetez une pièce de monnaie à la surface d'un pulsar, elle va heurter la surface avec une vitesse proche de celle de la lumière : 0,6c!! Cette accélération se produit surtout dans le dernier mètre.
 
C'est vraiment une physique exotique!!
 
 
 
CONCLUSIONS.
 
Un nouveau type d'étoiles pulsantes sont les magnetars (étoiles à neutrons très magnétiques) que l'on doit encore bien étudier, elles pulsent mais pas dans le domaine radio.
 
Travaux en cours sur les pulsars intermittents.
 
La détection directe des ondes gravitationnelles est un défi que nous devons adresser dans les années qui viennent, en plus des techniques "classiques" comme LIGO ou VIRGO, avec la technique des amas de pulsars.
 
 
Les pulsars sont des objets fascinants!!
 
 
Merci pour ce très brillant exposé.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Sa présentation est disponible sur le Net.
 
Little Green Men, White Dwarfs or Pulsars?  By S. Jocelyn Bell Burnell
 
What is a pulsar
 
Look inside a neutron star by Jodrell Bank.
 
Les pulsars simplement.
 
Les pulsars extraits du cours d'astronomie de Jacques Gispert de Marseille
 
La première exoplanète autour d'un pulsar.
 
Binary Pulsars: Indirect Evidence for Gravitational Waves par la NASA.
 
Les étoiles à neutrons
 
Un livre sur les femmes et l'astronomie, à lire absolument : l'astronomie au féminin par Y Nazé chez Belin, elle y parle d'ailleurs de Jocelyn Bell Burnell et de sa découverte.
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin  
www.planetastronomy.com
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