1.7K Partages

Lorsqu’une étoile massive arrive en fin de vie, elle explose en supernova. Au cours de ce phénomène, selon la masse initiale de l’étoile, le cœur de celle-ci peut s’effondrer en étoile à neutrons ou en tour noir. Une étoile à neutrons est majoritairement composée de neutrons liés gravitationnellement entre eux, avec une structure interne encore inconnue. Concentrant énormément de masse dans un petit rayon, elle constitue l’un des objets les plus denses de l’Univers. Et récemment, une équipe d’astrophysiciens a pu détecter l’étoile à neutrons la plus dense jamais observée. Une découverte qui devrait aider à mieux comprendre le phénomène d’effondrement gravitationnel.

Les étoiles à neutrons sont généralement petites, d’un diamètre d’environ 19 kilomètres, mais elles sont extraordinairement denses. La masse d’une étoile à neutrons est souvent à peu près la même que celle du Soleil. Cela fait des étoiles à neutrons les objets les plus denses de l’Univers après les trous noirs.

Bien que les astrophysiciens aient étudié les étoiles à neutrons pendant des décennies, bon nombre de leurs mystères demeurent non résolus. Par exemple, les pressions incroyables rencontrées dans les étoiles à neutrons divisent-elles les neutrons en soupes de particules subatomiques encore plus petites, appelées quarks ? Quel est le point de basculement lorsque la gravité l’emporte sur la matière et forme un trou noir ?

structure etoile neutrons

Schéma détaillant la structure d’une étoile à neutrons. La composition du noyau est encore inconnue. Crédits : Lombry

« Ces étoiles sont très exotiques » déclare Maura McLaughlin, astrophysicienne à la West Virginia University. « Nous ne savons pas de quoi elles sont faites et une question très importante est : à quel point peuvent-elles être denses ? Cela a des implications pour du matériel très exotique que nous ne pouvons tout simplement pas créer dans un laboratoire sur Terre ».

Mieux comprendre le seuil d’effondrement gravitationnel en trou noir

L’étoile à neutrons nouvellement détectée, appelée J0740+6620, se situe à environ 4600 années-lumière de la Terre. Elle contient 2.14 fois la masse du Soleil dans une sphère d’environ 25 km de diamètre. Cela approche les limites théoriques de la masse et de la compacité d’un objet unique sans s’effondrer sous la force de sa propre attraction gravitationnelle en un trou noir. Les caractéristiques de la détection ont été publiées dans la revue Nature Astronomy.

Cliquez ici pour supprimer les publicités.

« Les étoiles à neutrons ont ce point de basculement où leurs densités intérieures deviennent si extrêmes que la force de gravité dépasse même la capacité des neutrons à résister à un nouvel effondrement » déclare Scott Ransom, astronome au National Radio Astronomy Observatory. « Chaque étoile à neutrons la plus massive que nous trouvons nous rapproche de l’identification de ce point de basculement et nous aide à comprendre la physique de la matière à ces densités époustouflantes ».

J0740+6620 est une étoile à neutrons en rotation rapide appelée pulsar. Les pulsars émettent des faisceaux jumeaux d’ondes radioélectriques à partir de leurs pôles magnétiques, qui clignotent comme des balises de phare — d’où leur nom, qui est l’abréviation d’étoile pulsante. Plus précisément, J0740+6620 est un type de pulsar appelé pulsar milliseconde, qui tourne rapidement à des centaines de tours par seconde.

Sur le même sujet : Observation inédite d’un jet relativiste provenant d’une étoile à neutrons fortement magnétisée

Une étoile à neutrons détectée par effet Shapiro

Les astronomes ont mesuré la masse de ce pulsar grâce à un phénomène appelé « retard de Shapiro ». En substance, la gravité de la naine blanche compagnon du pulsar déforme l’espace-temps autour de lui proportionnellement à la masse de la naine blanche. Ces distorsions spatio-temporelles retardent la lumière du pulsar de dizaines de millionièmes de seconde, lorsqu’il passe derrière la naine blanche du point de vue de la Terre.

etoile neutrons shapiro

Schéma illustrant l’effet Shapiro : quand la naine blanche est positionnée entre la Terre et le pulsar, la lumière de ce dernier est déviée et retardée. Crédits : B. Saxton/NRAO/AUI/NSF

Les scientifiques peuvent mesurer ces délais pour calculer la masse de la naine blanche. En analysant la manière dont le pulsar et la naine blanche orbitent autour de l’autre, les chercheurs peuvent ensuite estimer la masse du pulsar. Cette découverte est un résultat fortuit qui a été fait lors d’observations de routine effectuées dans le cadre d’une recherche d’ondes gravitationnelles, à l’aide du télescope Green Bank en Virginie-Occidentale.

Sources : Nature Astronomy

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

definition neutronLe neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle qui, avec le proton, constitue les noyaux des atomes, et plus généralement la matière baryonique. De nombreux domaines d'application se... [...]

Lire la suite

trou noir supermassifUn trou noir est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]

Lire la suite

trou noir supermassifUn trou noir est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]

Lire la suite

annee lumiere distance astronomieL'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer des distances astronomiques. Elle est définie par l'Union Astronomique Internationale (UAI) comme la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année julienne (365.25 jours). Elle vaut environ... [...]

Lire la suite

1.7K Partages
1.7K Partages
Partager via
Copier le lien