Que se passe-t-il lorsque des étoiles géantes explosent? Ils créent supernovae, qui comptent parmi les événements les plus dynamiques l'univers. Ces conflagrations stellaires créent des explosions si intenses que la lumière qu'elles émettent peut éclipser toute galaxies. Cependant, ils créent également quelque chose de bien plus étrange à partir des restes: les étoiles à neutrons.
La création d'étoiles à neutrons
Une étoile à neutrons est une boule de neutrons vraiment dense et compacte. Alors, comment une étoile massive passe-t-elle d'un objet brillant à une étoile à neutrons tremblante, hautement magnétique et dense? Tout dépend de la façon dont les stars vivent leur vie.
Les stars passent la majeure partie de leur vie sur ce qu'on appelle séquence principale. La séquence principale commence lorsque l'étoile enflamme la fusion nucléaire dans son noyau. Il se termine une fois que l'étoile a épuisé l'hydrogène dans son noyau et commence à fondre des éléments plus lourds.
Tout est une question de masse
Une fois qu'une étoile quitte la séquence principale, elle suivra un chemin particulier qui est prédéterminé par sa masse. La masse est la quantité de matière que contient l'étoile. Étoiles qui ont plus de huit masses solaires (une masse solaire équivaut à la masse de notre Soleil) quittera la séquence principale et passera par plusieurs phases au fur et à mesure de la fusion des éléments jusqu'à le fer.
Une fois que la fusion cesse dans le noyau d'une étoile, elle commence à se contracter ou à tomber sur elle-même, en raison de l'immense gravité des couches externes. La partie extérieure de l'étoile "tombe" sur le noyau et rebondit pour créer une explosion massive appelée supernova de type II. Selon la masse du noyau lui-même, il deviendra soit une étoile à neutrons, soit un trou noir.
Si la masse du cœur se situe entre 1,4 et 3,0 masses solaires, le cœur ne deviendra qu'une étoile à neutrons. Les protons du noyau entrent en collision avec des électrons de très haute énergie et créent des neutrons. Le noyau se raidit et envoie des ondes de choc à travers le matériau qui tombe dessus. Le matériau extérieur de l'étoile est ensuite chassé dans le milieu environnant créant la supernova. Si le matériau du noyau restant est supérieur à trois masses solaires, il y a de fortes chances qu'il continue à se comprimer jusqu'à ce qu'il forme un trou noir.
Propriétés des étoiles à neutrons
Les étoiles à neutrons sont des objets difficiles à étudier et à comprendre. Ils émettent de la lumière sur une large partie du spectre électromagnétique - les différentes longueurs d'onde de la lumière - et semblent varier considérablement d'une étoile à l'autre. Cependant, le fait même que chaque étoile à neutrons semble présenter des propriétés différentes peut aider les astronomes à comprendre ce qui les motive.
Le plus grand obstacle à l'étude des étoiles à neutrons est peut-être qu'ils sont incroyablement denses, si denses qu'une boîte de 14 onces de matériau d'étoile à neutrons aurait autant de masse que notre Lune. Les astronomes n'ont aucun moyen de modéliser ce type de densité ici sur Terre. Il est donc difficile de comprendre la physique de ce qui se passe. C'est pourquoi l'étude de la lumière de ces étoiles est si importante car elle nous donne des indices sur ce qui se passe à l'intérieur de l'étoile.
Certains scientifiques affirment que les noyaux sont dominés par un pool de quarks libres - les blocs de construction fondamentaux de matière. D'autres soutiennent que les noyaux sont remplis d'un autre type de particules exotiques comme les pions.
Les étoiles à neutrons ont également des champs magnétiques intenses. Et ce sont ces champs qui sont partiellement responsables de la création des rayons X et rayons gamma qui sont vus de ces objets. Lorsque les électrons accélèrent autour et le long des lignes de champ magnétique, ils émettent radiation (lumière) dans les longueurs d'onde allant de l'optique (lumière que nous pouvons voir avec nos yeux) aux rayons gamma de très haute énergie.
Pulsars
Les astronomes soupçonnent que toutes les étoiles à neutrons tournent et le font assez rapidement. En conséquence, certaines observations d'étoiles à neutrons donnent une signature d'émission "pulsée". Ainsi, les étoiles à neutrons sont souvent appelées PULSating stARS (ou PULSARS), mais diffèrent des autres étoiles à émission variable. La pulsation des étoiles à neutrons est due à leur rotation, alors que d'autres étoiles qui pulsent (comme les étoiles céphides) pulsent lorsque l'étoile se dilate et se contracte.
Les étoiles à neutrons, les pulsars et les trous noirs sont quelques-uns des objets stellaires les plus exotiques de l'univers. Les comprendre n'est qu'une partie de l'apprentissage de la physique des étoiles géantes et de la façon dont elles naissent, vivent et meurent.
Édité par Carolyn Collins Petersen.