Comportement des pulsars à rayons gamma : Aperçus de PSR J2021+4026 et Vela

Les Pulsars sont des étoiles à neutrons qui tournent vite et qui émettent des faisceaux de radiation. Elles sont connues pour leurs champs magnétiques forts et leur rotation régulière. Dans cette étude, on se penche de près sur deux pulsars gamma, PSR J2021+4026 et Vela. Ces pulsars montrent des comportements intéressants au fil du temps, surtout en ce qui concerne leur brillance gamma et leurs taux de ralentissement.

#Observations et résultats

#PSR J2021+4026

On a observé que PSR J2021+4026 change sa brillance gamma avec le temps. Plus précisément, on a noté deux changements significatifs dans son état. Le premier changement est survenu autour de la date connue sous le nom de MJD 58910, quand le pulsar est passé d'un état de faible brillance à un état de forte brillance. Le deuxième changement est arrivé autour de MJD 59510, où il est retourné à un état de brillance plus faible.

Ces changements de brillance sont plus petits que ceux observés auparavant. En plus, le temps entre les changements de brillance gamma dans PSR J2021+4026 est plus court que ce qu'on a vu dans le passé.

Fait intéressant, le temps entre les changements d'état dans PSR J2021+4026 est similaire au timing des glitchs observés dans le pulsar Vela. Les glitchs sont des augmentations soudaines de la fréquence de rotation d'un pulsar. On voulait voir si les glitchs dans Vela pouvaient influencer les changements de brillance de PSR J2021+4026.

Pour le pulsar Vela, une chute de son émission radio a été notée autour d'un glitch qui a eu lieu en 2016. Cela a été interprété comme un effet du glitch sur le Magnétosphère du pulsar, la région autour influencée par son champ magnétique. Cependant, après avoir regardé 15 ans de données gamma, on n'a pas trouvé de changements significatifs dans les propriétés d'émission gamma de Vela.

Les données suggèrent qu'il n'y a pas de lien clair entre les glitchs du pulsar Vela et les changements d'état de PSR J2021+4026. Plus de recherche est nécessaire pour comprendre pleinement ce qui motive les changements dans PSR J2021+4026.

#Irregularités temporelles dans les pulsars

Les pulsars sont stables dans leur rotation mais peuvent quand même montrer des irrégularités de timing. Il y a deux types principaux : les glitchs et le bruit de timing. Les glitchs se réfèrent à des augmentations soudaines de la fréquence de rotation d'un pulsar. Bien que les glitchs aient été observés depuis plus de cinquante ans, ils restent un sujet de recherche actif.

En plus des irrégularités de timing, les pulsars peuvent montrer divers phénomènes comme les changements de mode, le nulling, l'intermittence, et la variabilité dans la forme de leurs impulsions émises. Ces changements sont souvent liés à des décalages dans la structure du magnétosphère du pulsar.

Par exemple, certains pulsars qui changent de mode montrent aussi des changements notables dans leurs profils d'impulsions radio. Les changements de mode peuvent être identifiés par des variations dans les profils d'impulsions, y compris les différences d'intensité, de timing, et de largeurs des différents composants dans l'impulsion.

De tels changements peuvent indiquer qu'il y a des redistributions de courants électriques dans le magnétosphère, reflétant des changements dans le champ magnétique et la distribution des particules.

Différents pulsars montrent des variations dans leurs changements de mode sur diverses échelles de temps. Par exemple, un pulsar change entre deux états radio sur une échelle de quelques périodes de rotation, tandis qu'un autre montre un changement soudain dans le taux de ralentissement sur neuf ans.

Plusieurs mécanismes ont été suggérés pour expliquer les changements de mode. Par exemple, certains chercheurs ont observé des connexions entre les processus de glitch et les changements de mode dans plusieurs pulsars. Des rapports indiquent que lorsque des glitchs se produisent, ils peuvent affecter l'émission radio, entraînant des changements dans le profil des impulsions émises.

Cependant, tous les changements de mode ne sont pas accompagnés de glitchs, suggérant que d'autres processus physiques peuvent entraîner ces comportements.

#Observations du pulsar Vela

Le pulsar Vela est l'une des sources gamma les plus brillantes et a été étudié en profondeur. Sa vitesse de rotation est rapide, et il a subi de nombreux glitchs depuis sa découverte il y a plus de 50 ans. Notamment, le pulsar Vela subit des glitchs tous les quelques années, avec une taille moyenne de glitch notée dans les observations passées.

Fait intéressant, un changement dans la forme de l'impulsion radio a été observé lors d'un événement de glitch en 2016. Cela indique que le glitch a affecté la structure du magnétosphère. Comme Vela est un pulsar gamma proéminent, comprendre si les glitchs influencent son émission gamma est crucial.

On a analysé les propriétés d'émission gamma pendant plusieurs années pour Vela. Malgré les glitchs fréquents, on n'a trouvé aucun changement significatif dans son émission gamma lié à ces événements. Bien que des petites fluctuations dans le flux aient été observées, elles n'indiquaient pas de changements d'état majeurs.

#Évolution temporelle de l'émission gamma

On a utilisé des données du télescope gamma pour étudier les variations dans la brillance de PSR J2021+4026 et du pulsar Vela. En examinant les données sur plusieurs années, on a créé des solutions de timing pour chaque état de PSR J2021+4026 et évalué les intervalles entre les glitchs du pulsar Vela.

• Pour PSR J2021+4026, les nouveaux états ont été définis comme des états de flux gamma élevé et faible, avec des changements dans le comportement de timing notés durant les transitions d'état.
• Les changements d'état en termes de brillance et de taux de ralentissement étaient plus petits comparés aux événements précédents, indiquant une évolution potentielle graduelle des propriétés du pulsar.

En analysant les fenêtres temporelles d'observation, on a tracé le flux et le taux de ralentissement de PSR J2021+4026, confirmant de nouveaux changements d'état qui n'avaient pas été rapportés auparavant.

Pour Vela, on a divisé les observations en différents intervalles de temps correspondant à ses événements de glitch et examiné les impacts sur l'émission gamma. Ici, on n'a trouvé aucune preuve concrète de changements significatifs dans les propriétés spectrales liés aux glitchs.

#Analyse du profil d'impulsion

Pour comprendre comment les émissions des pulsars changent après des changements d'état, on a compilé des données et créé des profils d'impulsion pour PSR J2021+4026 et Vela. Cela a impliqué de caler les données pour extraire des paramètres clés autour du timing et de la forme des impulsions émises.

Pour PSR J2021+4026, on a noté des changements dans le profil d'impulsion entre les états, mais les changements étaient moins prononcés que dans les événements précédents. En analysant les hauteurs des impulsions, on a confirmé que bien qu'il y ait une diminution du rapport de hauteur entre la première et la seconde impulsion, le changement n'était pas aussi significatif que dans les observations antérieures.

Dans le cas du pulsar Vela, on a également analysé les profils d'impulsion sur divers intervalles de temps inter-glitch. On a montré que bien que la forme de l'impulsion conserve sa structure générale, il n'y avait pas de changements majeurs à long terme indicatifs de décalages dans les propriétés d'émission du pulsar.

#Conclusion

Dans cette investigation, on a exploré les changements temporels dans les émissions gamma de deux pulsars, PSR J2021+4026 et Vela. Les résultats indiquent la présence de nouveaux changements d'état dans PSR J2021+4026, qui se caractérisent par des changements plus petits en brillance et en taux de ralentissement comparés aux observations antérieures.

Pour le pulsar Vela, malgré son histoire de glitchs, il n'y avait pas de lien clair entre ces glitchs et les changements d'émission gamma. Ces résultats soulignent la complexité du comportement des pulsars et suggèrent que d'autres études sont essentielles pour percer les mécanismes à l'origine de ces variations.

En résumé, bien qu'on ait fait des observations significatives, les implications complètes et les liens entre les glitchs et les changements de mode dans les pulsars restent une question ouverte en astrophysique. Comprendre comment les pulsars évoluent et réagissent aux changements internes continue d'être un domaine de recherche important.