Victoria Kaspi, membre du CRAQ, reçoit le Prix Shaw 2021 en astronomie

Le Prix Shaw en astronomie 2021 est partagé également par Victoria M. Kaspi, professeure de physique, directrice de l’Institut spatial McGill et membre du Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ), et Chryssa Kouveliotou, professeure et directrice du Département de physique de l’Université George Washington, pour leurs contributions à notre compréhension des magnétars, une classe d’étoiles à neutrons hautement magnétisées qui sont liées à un large éventail de phénomènes astrophysiques spectaculaires et transitoires. Ce prix prestigieux est l’une des manières dont la Fondation du Prix Shaw cherche à promouvoir l’astronomie.

Grâce au développement de techniques d’observation nouvelles et précises, Victoria M. Kaspi et Chryssa Kouvelioto ont confirmé l’existence d’étoiles à neutrons à champs magnétiques ultra-forts et ont caractérisé leurs propriétés physiques. Leur travail a établi les magnétars comme une nouvelle et importante classe d’objets astrophysiques.

Les étoiles à neutrons sont les restes ultra-compacts des explosions stellaires. La plupart tournent rapidement avec des périodes de millisecondes à quelques secondes et émettent de puissants faisceaux de rayonnement électromagnétique (observés sous forme de pulsars). En tant que telles, ce sont des « horloges cosmiques » précises qui permettent des tests de physique fondamentale en présence d’un champ gravitationnel plusieurs milliards de fois plus fort que celui de la Terre. Reflétant leur importance, le prix Nobel de physique a été décerné deux fois pour des travaux sur les pulsars (en 1974 et 1993).

Les pulsars ont également de forts champs magnétiques, puisque les lignes de champ magnétique dans l’étoile progénitrice sont « gelées » dans le reste stellaire lorsqu’elle s’effondre pour devenir une étoile à neutrons. Ces champs magnétiques canalisent des jets de particules le long des pôles magnétiques, mais les pulsars radio classiques sont alimentés principalement par l’énergie de rotation et ralentissent graduellement au cours de leur durée de vie.

Les recherches menées par Kaspi et Kouveliotou ont été motivées par la prédiction théorique que des étoiles à neutrons avec des champs magnétiques extrêmes jusqu’à mille fois plus forts que ceux des pulsars réguliers pourraient se former si l’action de la dynamo était efficace pendant les premières secondes après l’effondrement gravitationnel dans le cœur de la supernova. De tels objets (appelés magnétars) seraient alimentés par leurs grands réservoirs d’énergie magnétique, plutôt que par rotation, et on prévoyait qu’ils produiraient des sursauts de rayons gamma très énergétiques par la génération de paires de particules ionisées hautement énergétiques en leur centre.

À partir des observations d’une classe de sources de rayons X/gamma appelées « répéteurs de rayons gamma mous » (SGRs), Chryssa Kouveliotou et ses collègues en 1998-99 ont établi l’existence de magnétars et ont fourni une confirmation étonnante du modèle des magnétars. Victoria Kaspi a montré qu’une deuxième classe plus rare de pulsars émetteurs de rayons X, les pulsars à rayons X anormaux (AXPs), étaient également des magnétars. Elle a également apporté des contributions fondamentales à la caractérisation des magnétars en tant que population, à travers la caractérisation de leurs propriétés physiques et de leur relation avec les pulsars radio classiques. Son travail a cristallisé la reconnaissance des magnétars en tant que classe de source distincte.

Aujourd’hui, les magnétars sont régulièrement invoqués pour expliquer la physique sous-jacente à une gamme variée de phénomènes astrophysiques transitoires, y compris les sursauts gamma, les supernovae superlumineuses et les étoiles à neutrons naissantes. Les magnétars sondent des conditions physiques extrêmes inaccessibles sur Terre, telles qu’une forte gravité, des densités ultranucléaires et les champs magnétiques les plus forts de l’Univers. Dans cet environnement de haute énergie, des paires particules-antiparticules sont créées à partir du vide, et des tests uniques de relativité générale et d’électrodynamique quantique deviennent possibles.

À propos du Prix Shaw

Le Prix Shaw est un prix international qui rend hommage à des personnes qui sont actuellement actives dans leurs domaines respectifs et qui ont récemment réalisé des progrès remarquables et importants, qui ont apporté des contributions exceptionnelles à la recherche ou aux applications universitaires et scientifiques, ou qui, dans d’autres domaines, ont atteint l’excellence. Le prix est dédié à la poursuite du progrès sociétal, à l’amélioration de la qualité de vie et à l’enrichissement spirituel de l’humanité.

La préférence est accordée aux personnes dont les travaux importants ont été réalisés récemment et qui sont actuellement actives dans leurs domaines respectifs.

Le Prix Shaw se compose de trois prix annuels : le Prix en astronomie, le Prix en sciences de la vie et en médecine et le Prix en sciences mathématiques. Chaque prix est assorti d’une récompense monétaire d’un million deux cent mille dollars américains.

Le Prix Shaw, créé sous les auspices de M. Run Run Shaw en novembre 2002, est géré et administré par la Fondation du Prix Shaw basée à Hong Kong.

Source :

Robert Lamontagne
Centre de recherche en astrophysique du Québec
robert.lamontagne@umontreal.ca