Une etoile a neutrons est le cadavre stellaire laisse par l’explosion d’une etoile massive en supernova. Malgre son nom, ce n’est pas vraiment une etoile — elle ne produit plus d’energie par fusion nucleaire. C’est un objet d’une densite extremement difficile a imaginer : la masse du Soleil comprimee dans une sphere d’environ 20 kilometres de diametre.
Formation et structure
Quand le coeur d’une etoile massive s’effondre, les electrons et les protons sont ecrases ensemble pour former des neutrons. La pression de degenerescence des neutrons — une propriete quantique qui interdit a deux neutrons d’occuper le meme etat — stoppe l’effondrement. Le resultat est une sphere de neutrons quasi-purs, d’une densite comparable a celle du noyau atomique. Une cuilleree a cafe de matiere d’etoile a neutrons peserait environ un milliard de tonnes.
Les pulsars
Beaucoup d’etoiles a neutrons se manifestent comme des pulsars : elles emettent des faisceaux de rayonnement depuis leurs poles magnetiques et tournent sur elles-memes a grande vitesse. Si la Terre se trouve dans l’axe du faisceau, on recoit un signal periodique extremement regulier — comme un phare cosmique. Certains pulsars tournent plusieurs centaines de fois par seconde, avec une regularite superieure aux meilleures horloges atomiques.
Fusions d’etoiles a neutrons
Quand deux etoiles a neutrons orbitent l’une autour de l’autre, elles perdent progressivement de l’energie par emission d’ondes gravitationnelles et spiralisent l’une vers l’autre. Leur fusion produit un evenement exceptionnel, appele kilonova, qui emet d’enormes quantites d’elements lourds — or, platine, uranium. En 2017, l’evenement GW170817 a ete le premier a etre detecte simultanement en ondes gravitationnelles et en lumiere visible.
Le saviez-vous ?
Le champ magnetique d’une etoile a neutrons peut etre des milliards de fois plus intense que tout ce que nous pouvons produire sur Terre. Certaines etoiles a neutrons ultra-magnetisees, appelees magnetars, possedent les champs magnetiques les plus puissants de l’univers connu.
Questions frequentes
Quelle est la difference entre une etoile a neutrons et un trou noir ?
Une etoile a neutrons est maintenue contre l’effondrement par la pression de degenerescence des neutrons. Si la masse depasse environ 3 masses solaires, meme cette pression ne suffit plus et l’objet s’effondre en trou noir. Le trou noir n’a pas de surface physique, contrairement a l’etoile a neutrons.
Peut-on voir une etoile a neutrons ?
Directement, c’est difficile : elles sont minuscules et peu lumineuses en lumiere visible. On les detecte principalement comme pulsars (rayonnement radio ou X periodique) ou via leurs effets gravitationnels dans les systemes binaires.
Toutes les supernovas produisent-elles une etoile a neutrons ?
Non. Les etoiles de masse intermediaire (8 a environ 20 masses solaires) laissent une etoile a neutrons. Les etoiles les plus massives peuvent s’effondrer directement en trou noir, parfois sans explosion de supernova visible, ou apres une supernova tres specifique.