Les étoiles à neutrons ont des montagnes de moins d'un millimètre de haut

Représentation d'artiste d'une étoile à neutrons.

Une équipe d'astrophysiciens a récemment utilisé de nouveaux modèles d'étoiles à neutrons pour cartographier les montagnes - de minuscules zones surélevées - sur les structures par ailleurs parfaitement sphériques des étoiles . Ils ont découvert que les plus grandes déviations étaient encore extraordinairement petites en raison de l' intense attraction gravitationnelle, atteignant moins d'un millimètre de haut .

Les étoiles à neutrons sont les noyaux morts d'étoiles autrefois énormes qui se sont effondrées sur elles-mêmes . Ce sont les objets les plus denses de l'Univers en dehors des trous noirs. On les appelle étoiles à neutrons parce que leur gravité est si intense que les électrons de leurs atomes s'effondrent dans les protons, formant des neutrons. Ils sont si compacts qu'ils emballent une masse supérieure à celle de notre Soleil dans une sphère pas plus large qu'une ville.

L'évaluation par l'équipe des « montagnes » sur ces étoiles à neutrons se présente sous la forme de deux articles actuellement hébergés sur le serveur de pré-impression arXiv ; ensemble, les articles évaluent la taille de ces montagnes. Les résultats de l'équipe sont présentés aujourd'hui lors de la réunion nationale d'astronomie de la Royal Astronomical Society.

"Au cours des deux dernières décennies, il y a eu beaucoup d'intérêt pour comprendre à quel point ces montagnes peuvent être grandes avant que la croûte de l'étoile à neutrons ne se brise, et la montagne ne peut plus être supportée", a déclaré Fabian Gittins, astrophysicien à l'Université de Southampton. et auteur principal des deux articles, dans un communiqué de presse de la Royal Astronomical Society .

Des travaux antérieurs ont indiqué que les montagnes d'étoiles à neutrons pourraient mesurer quelques centimètres de haut, plusieurs fois plus que ce que la récente équipe a estimé. Les calculs antérieurs supposaient que l'étoile à neutrons supporterait de telles bosses à sa surface si elle était poussée à ses limites, comme Atlas soutient le monde. Mais la modélisation récente a révélé que les calculs antérieurs sont un comportement irréaliste à attendre d'une étoile à neutrons.

La nébuleuse du Crabe, photographiée par le télescope spatial Hubble. Une étoile à neutrons se trouve au cœur de la structure, qui s'est formée à partir d'une supernova.

"Au cours des deux dernières décennies, il y a eu beaucoup d'intérêt pour comprendre à quel point ces montagnes peuvent être grandes avant que la croûte de l'étoile à neutrons ne se brise et que la montagne ne puisse plus être soutenue", explique Gittins dans le communiqué.

Des travaux antérieurs ont suggéré que les étoiles à neutrons peuvent supporter des écarts par rapport à une sphère parfaite allant jusqu'à quelques parties sur 1 million, ce qui implique que les montagnes pourraient atteindre quelques centimètres . Ces calculs supposaient que l'étoile à neutrons était déformée de telle sorte que la croûte était sur le point de se briser en tout point. Cependant, les nouveaux modèles indiquent que de telles conditions sont peu probables.

« Une étoile à neutrons a un noyau fluide, une croûte élastique et, en plus, un mince océan fluide. Chaque région est compliquée, mais oublions les petits caractères » , a déclaré Nils Andersson, co-auteur des deux articles et astrophysicien à l'Université de Southampton, dans un e-mail. « Ce que nous avons fait, c'est créer des modèles qui relient ces différentes régions de la bonne manière. Cela nous permet de dire quand et où la croûte élastique se brise pour la première fois. Les modèles précédents ont supposé que la contrainte est maximale en tous points en même temps, ce qui conduit (selon nous) à des montagnes estimées un peu trop grandes.

Ces rendements crustaux signifieraient que l'énergie de la montagne serait libérée dans une plus grande zone de l'étoile, a déclaré Andersson. Bien que basés sur des modèles informatiques, les déplacements de la croûte ne seraient "pas assez dramatiques pour faire s'effondrer l'étoile, car la région de la croûte implique une matière de densité assez faible", a déclaré Andersson.

Des questions intrigantes demeurent. Il est possible, a déclaré Andersson, qu'après une première rupture de la croûte, des montagnes plus grandes que celles modélisées par l'équipe puissent se produire en raison du flux de matière à travers la surface de l'étoile . Mais même ces montagnes seraient bien plus petites qu'une taupinière, comprimées par l'immense gravité des étoiles.

Plus: Les astrophysiciens détectent la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons, cette fois pour certains

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