Une étude, dont les résultats intitulés «The Slowest Spinning X-Ray Pulsar in an Extragalactic Globular Cluster» ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal, a permis de montrer que le pulsar ultra-lent XB091D, situé dans l'un des plus anciens amas globulaires de la galaxie d'Andromède, rajeunit en accélérant à nouveau sa rotation après la capture d'une étoile ordinaire, il y a un million d'années.

Rappelons tout d'abord que, lorsqu'un pulsar capture une étoile, dans le système binaire ainsi constitué, «l'étoile à neutrons commence à attirer de la matière en provenance de l'étoile ce qui forme un disque d’accrétion très chaud autour d’elle». Le disque gazeux se trouvant à côté d'elle «est déchiré par son champ magnétique, de sorte que la matière tombe sur elle, formant un 'point chaud' (la température de ce point peut atteindre des millions de degrés et émet des rayons X).

Dans cette situation, «l'étoile à neutrons rotative peut être considérée «comme un pulsar de rayons X pareil à une balise, alors que la matière qui continue de tomber sur elle donne une impulsion supplémentaire, ce qui accélère la rotation». Il en résulte qu'en «quelques centaines de milliers d'années, ce qui ne représente qu’un instant pour l'Univers, l'ancien pulsar, dont la rotation avait déjà ralenti à un seul tour en quelques secondes, peut à nouveau tourner mille fois plus vite».

C'est une observation de ce phénomène rare que l'étude ici présentée rapporte: le pulsar à rayons X XB091D «a été découvert au début de son 'rajeunissement' alors que sa rotation était la plus lente de tous les pulsars connus à ce jour» (sa rotation est même dix fois plus lente que le record précédent).

Cette découverte a pu être faite en reliant «les observations recueillies par l'observatoire spatial XMM-Newton entre 2000 et 2013» aux informations d'une base de données en ligne qui répertorie «50 milliards de photons X»: comme «les détecteurs sur le satellite XMM-Newton ne captent qu’un seul photon de ce pulsar toutes les cinq secondes», la recherche de pulsars parmi les données XMM-Newton «peut être comparée à la recherche d'une aiguille dans une botte de foin».

En vue de faire cette recherche de pulsars, «des outils mathématiques complètement nouveaux» ont été créés qui «ont permis de rechercher et d'extraire le signal périodique» (d'ailleurs, il existe en théorie «de nombreuses applications pour cette méthode, y compris en dehors de l'astronomie»).

C'est ainsi que le pulsar XB091D, «qui a également été remarqué par un autre groupe d'astronomes italiens qui ont publié leurs résultats il y a plusieurs mois», a été trouvé. Il «n'est que le deuxième pulsar détecté en dehors de notre Galaxie et ses galaxies satellites les plus proches», Notons cependant que «deux autres pulsars de ce genre ont été détectés ultérieurement en utilisant le même catalogue en ligne».

En fin de compte, le système XB091D a pu être caractérisé en détail «sur la base de trente-huit observations de XMM-Newton». En résumé, «c'est un pulsar à rayons X d'environ 1 million d'années, le compagnon de cette étoile à neutrons est une vieille étoile de taille modérée (environ quatre cinquièmes de la masse du Soleil)» et «le système binaire lui-même a une période de rotation de 30,5 heures». Alors qu'actuellement, «l'étoile à neutrons tourne une fois sur son axe toutes les 1,2 secondes», dans 50 mille ans environ, elle «accélèrera suffisamment sa rotation pour se transformer en un pulsar milliseconde ordinaire».

En outre, l'étude ici présentée montre «que XB091D est situé dans la galaxie voisine Andromède à 2,5 millions d'années-lumière, parmi les étoiles de l’amas globulaire B091D extrêmement dense, où dans une rayon de seulement 90 années-lumière, il y a plus d’un million de vieilles étoiles ayant un faible rayonnement». L’âge de l’amas globulaire «est estimé à 12 milliards d'années» et il apparaît que c'est «le résidu dense d'une petite galaxie absorbé auparavant par la galaxie Andromède».

Comme la densité des étoiles y «est d'environ dix millions de fois plus élevée que dans les environs du Soleil» et que «cette région s’étend à 2,5 années-lumière», l'étude en déduit que «c'est l’environnement d’étoiles de haute densité au sein de l’amas globulaire B091D qui a permis à une étoile de neutrons de capturer un compagnon il y a environ un million d'années et de commencer le processus d'accélération et de 'rajeunissement'».