Étoile à neutrons

Une étoile à neutrons est le cadavre stellaire laissé par l’explosion d’une étoile massive en supernova. Malgré son nom, ce n’est pas vraiment une étoile — elle ne produit plus d’énergie par fusion nucléaire. C’est un objet d’une densité extrêmement difficile à imaginer : la masse du Soleil comprimée dans une sphère d’environ 20 kilomètres de diamètre.

Formation et structure

Quand le cœur d’une étoile massive s’effondre, les électrons et les protons sont écrasés ensemble pour former des neutrons. La pression de dégénérescence des neutrons — une propriété quantique qui interdit à deux neutrons d’occuper le même état — stoppe l’effondrement. Le résultat est une sphère de neutrons quasi-purs, d’une densité comparable à celle du noyau atomique. Une cuillerée à café de matière d’étoile à neutrons pèserait environ un milliard de tonnes.

Les pulsars

Beaucoup d’étoiles à neutrons se manifestent comme des pulsars : elles émettent des faisceaux de rayonnement depuis leurs pôles magnétiques et tournent sur elles-mêmes à grande vitesse. Si la Terre se trouve dans l’axe du faisceau, on reçoit un signal périodique extrêmement régulier — comme un phare cosmique. Certains pulsars tournent plusieurs centaines de fois par seconde, avec une régularité supérieure aux meilleures horloges atomiques.

Fusions d’étoiles à neutrons

Quand deux étoiles à neutrons orbitent l’une autour de l’autre, elles perdent progressivement de l’énergie par émission d’ondes gravitationnelles et spiralent l’une vers l’autre. Leur fusion produit un événement exceptionnel, appelé kilonova, qui émet d’énormes quantités d’éléments lourds — or, platine, uranium. En 2017, l’événement GW170817 a été le premier à être détecté simultanément en ondes gravitationnelles et en lumière visible.

Le saviez-vous ?

Le champ magnétique d’une étoile à neutrons peut être des milliards de fois plus intense que tout ce que nous pouvons produire sur Terre. Certaines étoiles à neutrons ultra-magnétisées, appelées magnétars, possèdent les champs magnétiques les plus puissants de l’univers connu.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une étoile à neutrons et un trou noir ?

Une étoile à neutrons est maintenue contre l’effondrement par la pression de dégénérescence des neutrons. Si la masse dépasse environ 3 masses solaires, même cette pression ne suffit plus et l’objet s’effondre en trou noir. Le trou noir n’a pas de surface physique, contrairement à l’étoile à neutrons.

Peut-on voir une étoile à neutrons ?

Directement, c’est difficile : elles sont minuscules et peu lumineuses en lumière visible. On les détecte principalement comme pulsars (rayonnement radio ou X périodique) ou via leurs effets gravitationnels dans les systèmes binaires.

Toutes les supernovas produisent-elles une étoile à neutrons ?

Non. Les étoiles de masse intermédiaire (8 à environ 20 masses solaires) laissent une étoile à neutrons. Les étoiles les plus massives peuvent s’effondrer directement en trou noir, parfois sans explosion de supernova visible, ou après une supernova très spécifique.