Les étoiles à neutrons sont les restes d'étoiles géantes qui sont mortes dans une explosion de feu connue sous le nom de supernova. Après une telle explosion, les noyaux de ces anciennes étoiles se compactent en un objet ultradense avec la masse du soleil emballée dans une boule de la taille d'une ville.
Comment se forment les étoiles à neutrons?
Les étoiles ordinaires conservent leur forme sphérique parce que la gravité de leur gigantesque masse tente de tirer leur gaz vers un point central, mais est équilibrée par l'énergie de la fusion nucléaire dans leurs noyaux, qui exerce une pression vers l'extérieur, selon la NASA. À la fin de leur vie, les étoiles qui représentent entre quatre et huit fois la masse du soleil brûlent à travers leur carburant disponible et leurs réactions de fusion interne cessent. Les couches externes des étoiles s'effondrent rapidement vers l'intérieur, rebondissant sur le noyau épais puis explosant à nouveau comme une supernova violente.
Mais le noyau dense continue de s'effondrer, générant des pressions si élevées que les protons et les électrons sont serrés ensemble dans les neutrons, ainsi que des particules légères appelées neutrinos qui s'échappent dans l'univers lointain. Le résultat final est une étoile dont la masse est de 90% de neutrons, qui ne peut pas être resserrée davantage, et donc l'étoile à neutrons ne peut plus se décomposer.
Caractéristiques d'une étoile à neutrons
Les astronomes ont théorisé pour la première fois l'existence de ces étranges entités stellaires dans les années 1930, peu de temps après la découverte du neutron. Mais ce n'est qu'en 1967 que les scientifiques ont eu de bonnes preuves des étoiles à neutrons dans la réalité. Une étudiante diplômée nommée Jocelyn Bell à l'Université de Cambridge en Angleterre a remarqué des impulsions étranges dans son radiotélescope, arrivant si régulièrement qu'au début, elle pensait qu'elles pourraient être un signal d'une civilisation extraterrestre, selon l'American Physical Society. Les motifs se sont avérés ne pas être E.T. mais plutôt un rayonnement émis par des étoiles à neutrons qui tournent rapidement.
La supernova qui donne naissance à une étoile à neutrons donne beaucoup d'énergie à l'objet compact, le faisant tourner sur son axe entre 0,1 et 60 fois par seconde, et jusqu'à 700 fois par seconde. Les formidables champs magnétiques de ces entités produisent des colonnes de rayonnement de grande puissance, qui peuvent balayer la Terre comme des faisceaux de phares, créant ce que l'on appelle un pulsar.
Les propriétés des étoiles à neutrons sont totalement hors de ce monde - une seule cuillère à café de matériau d'étoile à neutrons pèserait un milliard de tonnes. Si vous vous teniez à leur surface sans mourir, vous ressentiriez une force de gravité 2 milliards de fois plus forte que ce que vous ressentez sur Terre.
Le champ magnétique d'une étoile à neutrons ordinaire pourrait être mille milliards de fois plus fort que celui de la Terre. Mais certaines étoiles à neutrons ont des champs magnétiques encore plus extrêmes, mille fois ou plus l'étoile à neutrons moyenne. Cela crée un objet appelé magnétar.
Les tremblements d'étoiles à la surface d'un magnétar - l'équivalent des mouvements de la croûte terrestre qui génèrent des tremblements de terre - peuvent libérer d'énormes quantités d'énergie. En un dixième de seconde, un magnétar pourrait produire plus d'énergie que le soleil n'a émis au cours des 100 000 dernières années, selon la NASA.
Recherche sur les étoiles à neutrons
Les chercheurs ont envisagé d'utiliser les impulsions stables d'horloge des étoiles à neutrons pour faciliter la navigation des engins spatiaux, tout comme les faisceaux GPS aident à guider les gens sur Terre. Une expérience sur la Station spatiale internationale appelée Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT) a pu utiliser le signal des pulsars pour calculer l'emplacement de l'ISS à moins de 16 km (10 miles).
Mais il reste encore beaucoup à comprendre sur les étoiles à neutrons. Par exemple, en 2019, les astronomes ont repéré l'étoile à neutrons la plus massive jamais vue - avec environ 2,14 fois la masse de notre soleil emballée dans une sphère très probablement d'environ 12,4 miles (20 km) de diamètre. À cette taille, l'objet est juste à la limite où il aurait dû s'effondrer dans un trou noir, donc les chercheurs l'examinent de près pour mieux comprendre la physique étrange potentiellement à l'œuvre le tenant.
Les chercheurs acquièrent également de nouveaux outils pour mieux étudier la dynamique des étoiles à neutrons. En utilisant l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO), les physiciens ont pu observer les ondes gravitationnelles émises lorsque deux étoiles à neutrons se tournent et entrent en collision. Ces fusions puissantes pourraient être responsables de la fabrication de nombreux métaux précieux que nous avons sur Terre, y compris le platine et l'or, et des éléments radioactifs, tels que l'uranium.
