Étoile à neutrons
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En astronomie, une étoile à neutrons est le résultat de l'effondrement d'une supernova de type II ou Ib. Les étoiles à neutrons ont un diamètre d'environ 20 km, une masse plus élévée que la limite de Chandrasekhar, soit 1,44 fois celle du soleil (autrement ce seraient des naines blanches) mais moins de 3 fois celle-ci (sinon ce seraient des trous noirs) ; ce sont les objets les plus denses que l'on connaisse. À cause de sa petite taille et sa densité élevée, une étoile à neutrons possède à sa surface un champ de gravité environ 2×1011 fois plus important que celui régnant sur la Terre.
La matière à la surface d'une étoile à neutrons est composée de noyaux atomiques ionisés et d'électrons. En se rapprochant du centre, ces noyaux sont de plus en plus riches en neutrons, de tels noyaux se désintégreraient rapidement sur Terre, mais sont stabilisés par la pression gigantesque qui y règne. Encore plus profondément, on arrive à un point où la pression n'arrive plus à stabiliser les noyaux ce qui permet aux neutrons de se dissocier des noyaux atomiques. Dans cette région la matière est composée d'électrons, de noyaux atomiques et de neutrons libres.
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Composition
La nature exacte de la matière superdense existant dans le noyau d'une étoile à neutrons n'est pas encore bien connue. Certains chercheurs appellent neutronium cette subtance qui pourrait contenir un mélange superfluide de neutrons, d'électrons et d'un peu de protons. D'autres particules, telles que des pions ou des kaons, pourraient aussi être présentes, mais actuellement, ceci n'a pu être ni confirmé ni infirmé par des observations.
Vitesse de rotation
Une autre caractéristique des étoiles à neutrons est leur rotation extrêmement rapide. Leur période de rotation varie généralement entre 30 secondes et un centième de seconde. Ceci s'explique par la conservation du moment angulaire : au fur et à mesure que l'étoile se contracte, sa vitesse de rotation augmente. Une étoile à neutrons nouvellement formée tourne rapidement ; avec le temps cette vitesse diminue car son champ magnétique dissipe de l'énergie. Une vieille étoile peut prendre plusieurs secondes, voire quelques minutes pour achever un tour complet sur elle-même. Le taux de décroissance de la vitesse de rotation d'une étoile à neutrons est normalement constant et très faible : les taux observés sont de 10-12 à 10-19 secondes par seconde. La vitesse de rotation d'une étoile à neutrons peut subir parfois de brusques augmentations. Cette augmentation est l'effet de réorganisation interne de la matière composant l'étoile, un peu comme l'équivalent d'un tremblement de terre. Un tel « tremblement d'étoile » correspondrait à une magnitude 20 à 25 sur l'échelle de Richter.
Les différents types d'étoiles à neutrons
Les étoiles à neutrons pouvant être observées sont :
- les sursauts rayons-X
- les pulsars
- les magnétars
Les pulsars
Une étoile à neutrons peut paraître pulser à cause des électrons accélérés aux environs des pôles magnétiques, lesquels ne sont pas alignés avec l'axe de rotation de l'étoile. Ces électrons s'éloignant de l'étoile mais subissant toujours son puissant champ magnétique doivent tourner avec celle-ci. Toutefois, il existe une distance au-delà de laquelle ces électrons devraient se déplacer à une vitesse plus élévée que la vitesse de la lumière afin de continuer à tourner. À cette distance les électrons ne peuvent plus continuer à suivre l'étoile et libèrent alors leur énergie cinétique sous forme de rayons X ou de rayons gamma. Un observateur peut voir ce rayonnement à chaque fois que le pôle magnétique de l'étoile est orienté vers lui. Si cet alignement est possible, il se reproduit avec la même période que la période de rotation de l'étoile. Des étoiles à neutrons produisant de tels éclats périodiques sont appelées des pulsars.
Quand les premiers pulsars ont été découverts en 1967 par Jocelyn Bell et Antony Hewish, certains ont cru y voir les signes de l'existence d'une intelligence extra-terrestre. En effet, ces signaux très réguliers pouvaient être interprétés comme ceux provenant d'une sorte de balise.
Les magnétars
Il existe une autre classe d'étoiles à neutrons, connue sous le nom de magnétar. Un magnétar possède un champ magnétique de plus de 1014 G : c'est assez pour effacer votre carte de crédit depuis une distance plus élevée que celle du Soleil ou pour être mortel depuis la Lune. En comparaison, le champ magnétique terrestre n'est que de 0.5 G. Le phénomène à l'origine des magnétars implique l'enroulement de plus en plus dense des lignes de champ autour de l'étoile jusqu'à l'apparition d'un champ magnétique résonant.
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