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L’espace est un vide infini d’objets mystérieux. Une énigme particulièrement intéressante concerne les étoiles à neutrons qui prennent trop de masse et tombent dans des trous noirs. Des astronomes ont apporté des éclaircissements sur les limites de ce seuil avec la découverte d’une étoile à neutrons la plus massive jamais mesuré; un objet qui dépasse les limites de la physique,

Une étoile à neutrons qui dépasse les limites de la physique

Lorsque des étoiles de grandes masses se transforment en supernova et éjectent une grande partie de leur matière externe dans l’espace, l’intérieur restant peut prendre la forme de noyaux ultra-denses qui, s’ils sont suffisamment massifs, peuvent former un trou noir. En dehors de cela, il prendra la forme d’une étoile à neutrons; généralement de petits corps mesurant à peu près la taille d’une ville, mais dont la masse rivalise souvent avec celle de notre propre Soleil.
Cela fait des étoiles à neutrons les objets les plus denses que les astronomes peuvent observer directement. En fait, les étoiles à neutrons sont si denses que si vous les coupez en dés de la taille d’un morceau de sucre, chaque bloc pèserait 100 millions de tonnes. Et tandis que les astronomes étudient ces objets depuis des années il reste encore beaucoup de questions à propos de ce qui constitue exactement leur intérieur et de la masse qu’ils peuvent supporter sans s’effondrer en un trou noir.
« Les étoiles à neutrons sont aussi mystérieuses que fascinantes », explique l’auteur de l’étude Thankful Cromartie, de l’Université de Virginie. « Ces objets de la taille d’une ville sont essentiellement des noyaux atomiques ginormous. Ils sont si gigantesques que leurs intérieurs prennent des propriétés étranges. Trouver la masse maximale que la physique et la nature permettront de nous en apprendre beaucoup sur ce domaine autrement inaccessible en astrophysique. »

Ils ont étudié l’étoile à neutrons J0740 + 6620

L’équipe d’astronomes a utilisé le télescope Green Bank de la National Science Foundation pour étudier l’étoile à neutrons J0740 + 6620, qui fait partie d’un système binaire associé à une naine blanche. L’étoile fait 2,17 fois la masse de notre Soleil mais mesure à peine 30 km de diamètre. Selon les scientifiques, cela « vacille à la limite de l’existence », se rapprochant des limites de la capacité d’un corps massif et compact à devenir sans succomber en trou noir.
La manière dont les scientifiques ont pu mesurer la masse de J0740 + 6620 est également intéressante. L’étoile à neutrons est un pulsar à rotation rapide, ce qui signifie qu’elle émet une paire d’ondes radioélectriques à partir de ses pôles magnétiques qui traversent l’espace comme le faisceau d’un phare, que les scientifiques peuvent suivre depuis la Terre pour étudier l’espace-temps, la masse des objets et la théorie. de la relativité générale.
Mais lorsque ces ondes radio sont obstruées par quelque chose, dans ce cas la gravité du compagnon de la naine blanche alors que J0740 + 6620 passe derrière lui, le signal sera très légèrement retardé, de l’ordre du millionième de seconde.
Cela semble minuscule, mais ce subtil retard suffit aux astronomes pour calculer la masse de la naine blanche. Et une fois qu’ils ont résolu ce problème, ils sont capables de calculer la masse du corps coorbital du système binaire selon un «processus relativement simple».

Un fantastique laboratoire cosmique

« L’orientation de ce système d’étoiles binaires a créé un fantastique laboratoire cosmique », déclare Scott Ransom, astronome à l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO) et coauteur du document. « Les étoiles à neutrons ont ce point de basculement où leurs densités intérieures deviennent si extrêmes que la force de gravité dépasse même la capacité des neutrons à résister à un nouvel effondrement. Chaque étoile à neutrons » la plus massive « que nous trouvons nous rapproche de l’identification de ce point de basculement et nous aide à comprendre la physique de la matière à ces densités ahurissantes.  »
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue Nature Astronomy.
Source : Green Bank Observatory
Crédit photo : Pixabay (montage)