Les astronomes ont découvert ce qui pourrait être la plus grosse étoile à neutron connue

Une étoile à neutrons naît de l’effondrement gravitationnel du cœur d’une étoile massive, lorsque cette dernière a épuisé son combustible nucléaire. Comme son nom l’indique, elle est composée de neutrons maintenus ensemble par les forces de gravitation.

Les astronomes ont identifié ce qui pourrait être l’étoile à neutrons la plus massive à ce jour. Il s’agit d’un pulsar baptisé J0740+6620. Les pulsars étant des étoiles à neutrons qui tournent très rapidement sur elles-mêmes, émettant un fort rayonnement électromagnétique dans la direction de leur axe magnétique.

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Une étoile à neutrons très massive

L’équipe d’astronomes, dirigée par Thankful Cromartie de l’Université de Virginie, s’est basée sur les différences dans le rythme des impulsions de J0740+6620 pour calculer sa masse. Ils ont ainsi obtenu une masse de 2,14 fois la masse du Soleil, concentrée dans une étoile de tout juste 30 km de diamètre. En comparaison, le Soleil a un diamètre de 1,391 million de km.

Cela fait de J0740+6620 la première étoile à neutrons de plus de 2 masses solaires mesurées selon la règle 68-95-99,7. Elle se rapproche ainsi nettement du record de masse d’une étoile à neutrons en rotation, qui est de 2,3 masses solaires, calculée l’année dernière sur la base de l’astronomie gravitationnelle.

Les étoiles à neutrons se forment à partir d’étoiles ayant environ 8 à 30 fois la masse du Soleil. En mourant, ces étoiles projettent leur matériau extérieur dans l’espace par une série d’explosions thermonucléaires, et elles fusionnent les morceaux de matériau restant dans leurs noyaux. Une fois que le noyau a complètement brûlé pour devenir du fer, la pression qui le maintient baisse et le noyau s’effondre, comprimant les neutrons jusqu’à ce qu’ils occupent le plus petit espace possible. L’objet résultant a une densité équivalente à celle d’un noyau atomique.

C’est un processus similaire qui produit les trous noirs, mais à partir d’objets beaucoup plus massifs. Et à ce jour aucun trou noir connu n’a une masse inférieure à 5 masses solaires.

Différentes méthodes pour calculer la masse des étoiles à neutrons

A ce stade, les astronomes ignorent encore à quel point une étoile à neutrons peut être massive. Le chiffre communément cité est de 3 masses solaires, mais dans les faits aucune n’a encore été détectée à plus de 2,5 masses solaires.

L’étoile à neutrons la plus massive pourrait être PSR J2215+5135, un pulsar d’une masse estimée à 2,27 masses solaires, mesurée à l’aide d’une technique dite de raies de magnésium (magnesium lines); ou PSR B1957+20, avec une masse estimée à 2,4 masses solaires, mesurée à l’aide d’une autre méthode basée sur la vitesse radiale déduite des spectres (radial velocity inferred from spectra). L’équipe note toutefois que ces deux méthodes sont moins précises que celle de la synchronisation radio (radio timing), utilisée pour mesurer la masse de J0740+6620.

Il y a aussi PSR J0348+0432, un peu moins massif, avec 2,01 masses solaires, calculé en utilisant l’effet Shapiro. Quoi qu’il en soit, les astronomes poursuivent leurs recherches pour en apprendre davantage sur ces étoiles énigmatiques.

La recherche a été publiée dans Nature Astronomy.

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