Feux d’artifice à rayons X liés à des sursauts radio rapides

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Les prédictions indiquent que lorsqu’une étoile à neutrons émet une bouffée d’ondes radio, les interactions de la bouffée avec le champ magnétique de l’étoile devraient produire des rayons X observables.

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Depuis plus d’une décennie, les astronomes s’interrogent sur les observations de signaux radio de plusieurs millisecondes appelés rafales radio rapides. Ces dernières années, des recherches ont suggéré que ces sursauts pourraient provenir de magnétars, un type d’étoile à neutrons avec un champ magnétique environ mille milliards de fois plus fort que celui de la Terre. Cependant, le mécanisme par lequel les magnétars produisent des sursauts radio rapides reste incertain. Maintenant, Andrei Beloborodov de l’Université de Columbia a théoriquement étudié l’interaction entre les fortes ondes électromagnétiques d’un sursaut radio et les particules magnétisées autour d’un magnétar [1]† Il a découvert que les ondes radio diffusent les particules plus fortement qu’on ne le pensait auparavant, ce qui pourrait éclairer les modèles cherchant à contraindre l’origine et l’emplacement des sursauts radio rapides.

Dans la région de l’espace entourant immédiatement un magnétar, une rafale radio rapide peut être modélisée comme une onde électromagnétique immergée dans un champ magnétique. Lorsque la force du champ magnétique est beaucoup plus grande que l’amplitude de l’onde radio – comme c’est le cas près de la surface d’un magnétar – on prévoit que l’onde sera diffusée de manière minimale par le plasma. Mais cette condition ne s’applique plus une fois que le sursaut radio se propage à une certaine distance du magnétar. Au lieu de cela, l’amplitude de l’onde devient beaucoup plus grande que le champ magnétique.

Dans ce régime, Beloborodov a découvert que l’onde électromagnétique subit une forte diffusion. Cette diffusion peut inhiber la fuite de la rafale radio, car elle fait perdre considérablement de l’énergie à l’onde. La diffusion des ondes génère également de grandes quantités de paires électron-positon qui sont ensuite accélérées par les ondes électromagnétiques. Ce processus amène les paires à émettre des «feux d’artifice» de rayons X. Les astronomes pourraient potentiellement observer ces feux d’artifice pour contraindre les modèles de sursauts radio rapides.

—Sophia Chen

Sophia Chen est une rédactrice scientifique indépendante basée à Columbus, Ohio.

Références

  1. AM Beloborodov, « Diffusion d’ondes électromagnétiques ultra-fortes par des particules magnétisées », Phys. Tour. let. 128255003 (2022).

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