Une équipe de chercheurs du groupe d’astronomie et d’astrophysique de l’UPC et de l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC) annonce la découverte d’une étoile à neutrons d’environ 2,3 masses solaires, l’une des plus massives jamais détectées.
Les étoiles à neutrons sont des restes d’étoiles qui ont atteint la fin de leur vie évolutive : elles résultent de la mort d’une étoile de 10 à 30 masses solaires. Malgré leur petite taille (environ 20 kilomètres de diamètre), les étoiles à neutrons sont très, très massives, elles sont donc extrêmement denses (environ deux masses solaires en moyenne). Imaginez, par exemple, que tout l’Himalaya soit compressé dans une chope de bière. Ces cadavres d’étoiles figurent, à ce titre, parmi les objets les plus denses de l’Univers, produisant des champs gravitationnels comparables à ceux des trous noirs.
Sur les quelque 2 000 objets de ce genre connus, l’un d’eux semble battre un record. Des chercheurs de l’Université polytechnique de Catalogne (UPC) et de l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC) ont ici utilisé une méthode innovante pour mesurer la masse de l’une des étoiles à neutrons les plus lourdes connues à ce jour. Découverte en 2011, la dénommée PSR J2215 + 5135 pèserait environ 2,3 masses solaires. Les chercheurs se sont ici appuyés sur les données obtenues du Gran Telescopio Canarias (GTC), le plus grand télescope optique et infrarouge au monde, le télescope William Herschel, le télescope Isaac Newton et le télescope IAC-80, en combinaison avec modèles dynamiques d’étoiles binaires avec irradiation.
L’équipe a développé une méthode plus précise que celles utilisées à ce jour pour mesurer la masse des étoiles à neutrons dans les binaires compacts. PSR J2215 + 5135 fait ici partie d’un système binaire, dans lequel deux étoiles tournent autour d’un centre de masse commun : une étoile « normale » (comme le Soleil) « accompagne » l’étoile à neutrons. L’étoile secondaire — ou associée — est alors fortement irradiée par l’étoile à neutrons. Plus l’étoile à neutrons est massive, plus l’étoile compagnon se déplace rapidement dans son orbite. La nouvelle méthode utilise des raies spectrales d’hydrogène et de magnésium pour mesurer la vitesse de déplacement de l’étoile compagne. Cette méthode aura permis à l’équipe de mesurer pour la première fois la vitesse des deux côtés de l’étoile compagne (le côté irradié et le côté ombré), permettant ensuite de mesurer avec précision la masse de l’étoile à neutrons.
Déterminer la masse d’une étoile à neutrons a des conséquences très importantes pour de nombreux domaines de l’astrophysique, ainsi que pour la physique nucléaire. Les interactions entre les nucléons (les neutrons et les protons qui constituent le noyau d’un atome) à haute densité sont l’un des grands mystères de la physique aujourd’hui. Les étoiles à neutrons sont un laboratoire naturel pour étudier les états de matière les plus denses et les plus exotiques que l’on puisse imaginer.
Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans The Astrophysical Journal.
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