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Jargon d’astronomie : qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Représentation d'artiste d'une étoile à neutrons. Crédits : NASA

L’Univers regorge d’objets exotiques, dont les caractéristiques physiques dépassent l’entendement. Parmi eux, on compte notamment les étoiles à neutrons. De quoi s’agit-il exactement ? On fait le point.

Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Derrière les trous noirs, les étoiles à neutrons sont les objets les plus denses de tout l’Univers. Elles se forment après la mort d’une étoile au moins dix fois plus massive que le Soleil. Vers la fin de leur vie, ces étoiles géantes fusionnent des éléments de plus en plus lourds dans leur noyau, jusqu’au fer qui, contrairement aux autres éléments, est incapable de fusionner.

Dès lors, l’étoile ne peut plus tirer d’énergie pour équilibrer la force gravitationnelle. Son noyau se contracte alors et en moins d’une seconde, les pressions incroyables convertissent les protons en neutrons. Pendant ce court laps de temps, l’effondrement s’accompagne d’une explosion des couches externes de l’étoile (supernova) rendues au milieu interstellaire.

Vous obtenez alors une boule de neutrons capable de stopper temporairement l’effondrement de l’étoile. Ces restes d’étoiles sont incroyablement compacts, emballant entre 1,4 et 3,2 fois la masse du Soleil dans une sphère d’une vingtaine de kilomètres de large. Sa masse volumique est donc extraordinairement élevée. Pour vulgariser, dites-vous simplement qu’une cuillère à café d’étoile à neutrons pèserait plus d’un milliard de tonnes sur Terre.

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Illustration d’une étoile à neutrons. Crédits : NASA

Une surface incroyablement lisse

Naturellement, des objets aussi denses développent une attraction gravitationnelle exceptionnelle qui n’est pas sans conséquence pour les reliefs de surface. D’après une étude, ces « montagnes » pourraient ainsi mesurer moins d’un millimètre de haut. À titre de comparaison, si nous rapportions une étoile à neutrons à la taille de la Terre, ces reliefs montagneux pourraient ne mesurer qu’une cinquantaine de centimètres de haut.

À leur naissance, ces étoiles à neutrons sont dotées d’une vitesse de rotation très élevée (plusieurs dizaines de tours par seconde) et possèdent également un champ magnétique très intense. En mouvement constant dans l’Univers, ces objets peuvent également occasionnellement rencontrer d’autres étoiles à neutrons ou même des trous noirs. Ces collisions génèrent alors des ondes gravitationnelles, de petites vagues déformant le tissu de l’espace-temps susceptibles d’être captées depuis la Terre.

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RX J1856.5-3754, une étoile à neutrons isolée proche du Système solaire. Source : Hubble

Bien qu’il y ait probablement environ un milliard d’étoiles à neutrons dans la Voie lactée, ces objets relativement petits et sombres sont très difficiles à repérer. À ce jour, on n’en dénombre que quelques dizaines.