Les étoiles à neutrons

Histoire des étoiles à neutrons

Dès 1934, deux astronomes élaborent une hypothèse sur l'existence des étoiles à neutrons : l'astronome d'origine suisse Fritz Zwicky (1898-1974) et son collègue allemand Walter Baade (1893-1960).

Leur hypothèse était la suivante : "l'explosion d'une étoile massive en supernova devrait donner naissance à un petit astre ultradense, composé de neutrons écrasés les uns contre les autres".
Cette hypothèse fut confirmée à la suite de l'observation du premier pulsarUn pulsar est une étoile à neutrons qui nous envoie des signaux à fréquence régulière. (cf. Pulsars). en 1967.

Formation des étoiles à neutrons

Lorsqu'une étoile de plus de 10 masses solaires touche à sa fin, elle finit sa vie en une formidable explosion appelée supernova.
Les gaz externes qui composent l'étoile sont éparpillés dans l'espace mais le noyau résiduel de l'explosion va continuer à s’effondrer sur lui-même sous l'effet de la gravitation.
Lorsque le noyau fait entre 1,4 et 5,8 fois la masse du Soleil (limite de Chandrasekhar), il s'effondrera jusqu'à former une étoile à neutrons.

Au niveau atomique

Lors de cet effondrement, les électrons sont incapables de poursuivre leur orbite autour du proton. Les protons et les électrons vont donc fusionner pour engendrer des neutrons. Les neutrons arrivent à résister au confinement et l'étoile va finir par atteindre son équilibre.

Composition de l'étoile à neutrons

Sous une croûte d'environ 1,5 km d'épaisseur, s'étend un océan extrêmement fluide composé exclusivement de neutrons.
A des profondeurs encore plus basses, les astronomes pensent que l'étoile à neutrons pourrait cacher un noyau où la densité serait tellement extrême que les neutrons se dissocieraient en leur composants élémentaires : les quarks.

Densité extrême

Pour expliquer cette densité extrême, il faut bien comprendre que dans l'étoile à neutrons, tout l'espace vide est supprimé.
Je rappelle que les atomeC'est la plus petite partie de la matière. Il est constitué d'un noyau autour duquel tournent des électrons.s, autour desquels gravitent des électrons sont majoritairement composés de vide.
L'exemple du terrain de football est assez représentatif. Placez un ballon au milieu du terrain : c'est le noyau de l'atome. Les électrons orbiteraient à une distance qui serait équivalente aux tribunes. Entre le ballon (noyau) et les tribunes (électrons), c'est le vide.
Or dans une étoile à neutrons, tout ce vide est supprimé !
Pour vous donner une idée, une cuillère à café d'une étoile à neutrons peseraient environ 10 milliards de tonnes , de quoi donner le tournis...

Particularité des étoiles à neutrons

Un champ magnétique très puissant

Le champ magnétique d'une étoile à neutrons est des milliards de fois plus intense que celui du Soleil. Il produit de fortes émissions dans les ondes radio ou les rayons X. Du fait de ce puissant champ magnétique, les étoiles à neutrons sont des pulsars car ils tournent très vite sur eux-mêmes (voir après) et émettent des ondes électromagnétiques (lumière) à séparation constante.

Une vitesse de rotation ultra-rapide

Au moment de sa formation, l'étoile à neutrons va garder le mouvement de rotation de l'étoile qu'elle était auparavant. Comme son diamètre est maintenant aux alentours de 20 km, sa vitesse de rotation va fortement augmenter.
Si le Soleil se contractait (ce qui est impossible étant donné sa masse), il passerait d'un rayon d'environ 700 000 km à 15 km. Comme sa rotation actuelle est de 25 jours, il tournerait une fois condensé à une vitesse de 1000 tours/seconde !

Conclusion

Les étoiles à neutrons sont des objets uniques dans l'univers. Ils possèdent des caractéristiques qui intéressent au plus haut point les astronomes. Les réactions qui s'y forment sont encore mal connues mais les observations futures devrait permettre de résoudre leurs mystères.

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