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Depuis l’ISS, la NASA commence à étudier les étoiles à neutrons

Crédits : iStock

En juin dernier, un instrument destiné à étudier le rayonnement X en provenance des étoiles à neutrons pour mieux comprendre leur composition s’envolait en direction de l’ISS NICER (Neutron star Interior Composition Explorer). Les premières opérations viennent de débuter.

Les étoiles à neutrons, résidus de supernovae, sont des objets astrophysiques hors normes et encore mal compris. Nous connaissons essentiellement leur masse et leur rayon, mais avec une précision de seulement 10 % environ. NICER, lancé le 3 juin dernier à bord d’un cargo SpaceX pour une mission initiale de 18 mois, a été conçu pour améliorer la précision de ces observations et pour affiner les modèles théoriques. Il aidera notamment les scientifiques à comprendre la nature de la forme stable la plus dense située dans les noyaux des étoiles à neutrons en utilisant des mesures par rayons X.

NICER extrait du coffre du SpaceX Dragon le 11 juin 2017. Crédits : NASA

Le cœur d’une étoile supergéante qui s’effondre lors de la transition finale acquiert une densité si importante que protons et électrons peuvent se combiner pour former des neutrons. L’objet qui se forme devient alors une sorte de noyau atomique géant composé majoritairement de neutrons, d’où le nom de cette étoile. La plupart des étoiles entre 8 et 60 masses solaires finissent leur vie ainsi (les plus grosses finissent en trou noir) laissant derrière elles une étoile à neutrons d’environ 1,4 masse solaire. Pour vous donner une idée de la bête, imaginez un astre de dix kilomètres de rayon dont une simple cuillère à café de matière pèserait des centaines de millions de tonnes. Si ces objets sont connus pour leurs mensurations hors normes, la composition exacte de leur cœur est en revanche très mystérieuse. C’est là que NICER entre en jeu.

L’instrument est en fait constitué d’un multidétecteur de rayons X d’énergie comprise entre 0,2 et 12 keV qui produira à la fois une information spectroscopique et temporelle avec une sensibilité encore jamais atteinte. Ces données pourront dévoiler l’origine de phénomènes dynamiques observables dans les étoiles à neutrons.

Au cours de la mise en service de NICER, une observation du système binaire 4 U 1608-522 a révélé un gigantesque éclat de rayons X de type I, un évasement résultant d’une explosion thermonucléaire à la surface d’une étoile à neutrons. 4U 1608, situé à 19 000 années-lumière de la Terre, se compose en fait d’une étoile à neutrons en orbite proche avec une étoile de faible masse à partir de laquelle elle tire du gaz. Au fur et à mesure que cette matière s’accumule à la surface de l’étoile neutronique, sa densité augmente jusqu’à ce qu’une réaction de fusion nucléaire explosive soit déclenchée (pic ci-dessus). Crédits : NASA

À ce jour, NICER a observé plus de quarante cibles célestes. Ces objets ont été utilisés pour calibrer l’instrument de synchronisation des rayons X et la caméra de suivi des étoiles. Les observations ont également validé la performance de la charge utile qui permettra ses principales mesures scientifiques.

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