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Des chercheurs tombent sur l’étoile à neutrons la plus massive jamais détectée

Crédits : Wikimedia Commons / Penn State University

Une équipe de chercheurs annonce avoir découvert l’étoile à neutrons la plus massive jamais détectée : 2,17 masses solaires. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Nature Astronomy.

Les étoiles à neutrons sont des cadavres d’anciennes étoiles massives (10 à 30 masses solaires). Lorsque leur cœur s’effondre sur lui-même, les protons et les électrons se fondent les uns dans les autres pour former des neutrons. D’où le nom de ces objets, très compacts. De nombreuses étoiles à neutrons ont été découvertes. En moyenne, comptez environ 1,4 masse solaire contenue dans une sphère de quelques kilomètres. Imaginez alors, à titre d’exemple, que toute la masse de l’Himalaya soit compressée dans une chope de bière. Mais il en existe des plus lourdes encore. En témoigne ce nouvel objet, repéré à 4 600 années-lumière de la Terre, considéré aujourd’hui comme l’étoile à neutrons la plus massive jamais enregistrée.

2,17 fois la masse du Soleil

Pour ces travaux, Thankful Cromartie et son équipe de l’Université de Virginie se sont appuyés sur le télescope Green Bank. Pour mesurer la masse de l’objet, désigné MSP J0740 + 6620, les chercheurs ont utilisé la méthode dite de l’effet Shapiro (ou retard Shapiro). Cette technique nécessite la présence de deux objets (un binaire). En l’occurrence, notre étoile à neutrons partage ici sa chambre avec une naine blanche (le futur de notre Soleil). Les deux tournent l’une autour de l’autre, et nous avons de la chance : leur configuration veut également que de notre point de vue, l’un passe systématiquement devant l’autre.

Lorsque la naine blanche passe devant le pulsar – sa force gravitationnelle déformant légèrement la forme de l’espace -, elle dévie la lumière. Celle-ci doit en effet emprunter un chemin un peu plus long, ce qui entraîne un léger retard dans la pulsation. Grâce à cet “effet”, les chercheurs ont alors pu déterminer la masse de la naine blanche. Puis ils se sont appuyés dessus pour déterminer à son tour la masse de l’étoile à neutrons. Résultat, celle-ci est aussi massive que 2,17 soleils (soit 333 000 fois la masse de la Terre), contenue dans une sphère de 20 à 30 kilomètres seulement. Pour vous aider à vous rendre compte, imaginez qu’un petit morceau de sucre sur Terre pèse environ 100 millions de tonnes.

étoile neutrons
L’étoile à neutrons la plus massive jamais découverte. Crédits : B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)

Pas loin du trou noir

Cette nouvelle découverte est importante dans la mesure où cette masse identifiée pourrait être la limite supérieure de ce type d’objet. Autrement dit, si cette étoile avait été légèrement plus massive, elle se serait probablement effondrée en trou noir. Les chercheurs ambitionnent maintenant de poursuivre ces observations avec le radiotélescope CHIME au Canada, pour tenter de préciser le diamètre de l’objet.

Rappelons également que l’année dernière, une équipe de chercheurs de l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC) annonçait la découverte d’une étoile à neutrons d’environ 2,3 masses solaires. Thankful Cromartie note en revanche que la masse de cette étoile à neutrons avait été calculée différemment, avec une modélisation sujette à plus d’erreurs. Il est donc probable que les mesures de cette étoile doivent en réalité être revues à la baisse. Mais elle n’en reste pas moins un objet extrême.

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