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Une étoile à neutrons “typique” mesure 22 kilomètres de large

Crédits : NASA

Une équipe d’astrophysiciens annonce avoir déterminé avec précision le diamètre d’une étoile à neutrons typique : 22 kilomètres.

Certaines étoiles massives, lorsque sonne l’heure du trépas, explosent en supernovas. Une grande partie de la matière est alors dispersée dans l’Univers. Pendant ce temps, le coeur de ces étoiles, qui s’effondre durant l’explosion, devient si dense que protons et électrons peuvent se combiner pour former des neutrons. Vous obtenez ce qu’on appelle une “étoile à neutrons”, qui n’est en réalité qu’un cadavre stellaire exceptionnellement dense.

La plupart des étoiles entre 8 et 60 masses solaires terminent leur vie ainsi, laissant derrière elles une étoile à neutrons d’environ 1,4 masse solaire (limite basse). Certains peuvent peser jusqu’à 2,3 masses solaires, mais au-delà, l’objet se transformera quoi qu’il arrive en trou noir.

Ceci étant dit, comme expliqué ci-dessus, ces objets massifs sont très denses. Autrement dit, toute cette masse doit être emballée dans un tout petit espace. Mais quel est le rayon de cet espace ? Les estimations varient de 10 à 14 kilomètres, mais jusqu’à présent nous n’avions pas de résultat précis.

Fusion d’étoiles à neutrons

Pour obtenir des données plus précises, des chercheurs de l’Institut Albert Einstein (AEI) de Hanovre (Allemagne) se sont appuyés sur la fusion d’étoiles à neutrons nommée GW170817, repérée en 2017 par les détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO et VIRGO. Cet “accident cosmique” s’est produit dans la galaxie elliptique NGC 4993, située dans la constellation de l’Hydre, à 130 millions d’années-lumière de la Terre.

En examinant l’ensemble du spectre électromagnétique et des ondes gravitationnelles produites par cet accident cosmique, et après avoir appliqué ces données à des équations dérivées de la physique des particules, les chercheurs ont été en mesure de déterminer le rayon précis d’une étoile à neutrons de 1,4 masse solaire.

étoiles neutrons
La fusion de deux étoiles à neutrons. Crédits : NASA / CXC / M.Weiss

Un rayon de 11 kilomètres

Ce rayon, peut-on lire dans la revue Nature Astronomy, est de 11 kilomètres (marge d’erreur de -0,6 km à +0,9 km). Autrement dit, le diamètre d’une étoile à neutron type est de 22 kilomètres (soit entre 20,8 et 23,8 kilomètres en appliquant la marge d’erreur).

Pour se faire à l’idée, imaginez que la masse de 500 000 Terres soit comprimée dans un espace aussi petit que la ville de Manhattan. Ou que toute la chaîne de l’Himalaya soit compressée dans une simple chope de bière.

Cette nouvelle mesure se rapproche des estimations précédentes, mais les marges d’erreur sont désormais considérablement réduites. Ces nouvelles données seront très importantes pour aider les astrophysiciens à mieux appréhender le comportement de la matière à des densités extrêmement élevées.

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