Les pulsars sont des aimants permanents géants, disent les physiciens

Les pulsars sont parmi les choses les plus exotiques de l'Univers. Ces objets sont des étoiles à neutrons en rotation émettant un rayonnement à partir de leurs pôles magnétiques. Ils semblent pulser parce que l'axe magnétique n'est pas aligné avec l'axe de rotation, de sorte que le pôle entre et sort de la vue lorsque l'étoile à neutrons tourne.

Mais les pulsars sont aussi des énigmes. L'opinion conventionnelle est que leur champ magnétique résulte du mouvement des particules chargées lorsqu'elles tournent. Ces particules chargées devraient se comporter comme un superfluide et ainsi finir par s'aligner avec l'axe de rotation. Ce n'est clairement plus le cas depuis.

De plus, ces types de courants superfluides sont susceptibles d'être très instables, générant des oscillations dans le champ magnétique. Mais les pulsars sont bien connus pour être étonnamment stables. Comment se peut-il?

Un autre problème est de savoir comment les pulsars se retrouvent avec des champs magnétiques si puissants. L'opinion conventionnelle est que le processus d'effondrement au cours d'une supernova concentre en quelque sorte le champ de l'étoile d'origine. Cependant, une étoile perd une grande partie de sa matière lorsqu'elle explose en tant que supernova et cela emporte probablement une grande partie de son champ magnétique. Mais certains pulsars ont des champs aussi élevés que 10^12 Tesla, bien plus que ce qui peut être expliqué par ce processus.

Aujourd'hui, Johan Hansson et Anna Ponga de l'Université de technologie de Lulea en Suède proposent une solution intelligente pour sortir de cette énigme. Ils soulignent qu'il existe une autre façon pour les champs magnétiques de se former, autre que le mouvement de particules chargées. Cet autre processus se fait par l'alignement des champs magnétiques des composants du corps, c'est ainsi que se forment les ferroaimants.

Leur suggestion est que lorsqu'une étoile à neutrons se forme, les moments magnétiques des neutrons s'alignent car il s'agit de la configuration d'énergie la plus basse des forces nucléaires entre eux. Lorsque cet alignement a lieu, un puissant champ magnétique se fige effectivement sur place.

Cela fait des étoiles à neutrons des aimants permanents géants. Hansson et Ponga les appellent neutromagnets.

Un neutro-aimant serait extrêmement stable, tout comme un ferro-aimant permanent. Le champ serait susceptible de s'aligner sur le champ d'origine de l'étoile, qui, bien que beaucoup plus faible, agit comme une graine lorsque le champ se forme. De manière significative, cela n'a pas besoin d'être dans la même direction que l'axe de rotation.

De plus, comme les étoiles à neutrons ont toutes à peu près la même masse, Hansson et Ponga peuvent calculer la force maximale des champs qu'elles devraient générer. Ce nombre s'avère être d'environ 10^12 Tesla, exactement la valeur observée dans les champs les plus puissants autour des étoiles à neutrons.

Cela résout immédiatement plusieurs des énigmes en suspens sur les pulsars d'une manière remarquablement simple.

La théorie est également vérifiable. Il prédit que les étoiles à neutrons ne peuvent pas avoir de champs magnétiques supérieurs à 10^12 Tesla. Ainsi, la découverte d'une étoile à neutrons avec un champ plus fort la ferait immédiatement saboter.

Mais l'idée soulève aussi certaines questions qui lui sont propres. Le moindre d'entre eux est de savoir s'il est même possible que les moments magnétiques des neutrons s'alignent comme le suggèrent Hansson et Ponga. Le principe d'exclusion de Pauli semblerait, à première vue, exclure la possibilité d'un alignement des neutrons de cette manière.

Mais Hansson et Ponga signalent des expériences de laboratoire qui suggèrent que les spins nucléaires peuvent devenir ordonnés, comme les ferroaimants. Il faut se rappeler que la physique nucléaire dans ces circonstances et densités extrêmes n'est pas connue a priori, donc plusieurs propriétés inattendues (telles que le neutromagnétisme) pourraient s'appliquer, disent-ils.

Hansson et Ponga sont les premiers à dire que leur idée est spéculative. Quoi qu'il en soit, il a aussi une certaine élégance et un pouvoir explicatif qui mérite d'être approfondi de manière beaucoup plus détaillée.

Réf : arxiv.org/abs/1111.3434 : Pulsars : des « neutroaimants » cosmiques permanents ?

cacher