(Centre de vol spatial Goddard de la NASA) Quelle est la taille d'un étoile à neutrons ? Ces étoiles effondrées extrêmes et ultra-denses sont assez petites, en ce qui concerne les objets stellaires. Même s'ils ont la masse d'une étoile de taille normale, leur taille est souvent comparée à la largeur d'une ville de taille moyenne à grande.
Pendant des années, les astronomes ont fixé des étoiles à neutrons à quelque part entre 19 et 27 kilomètres (12 à 17 miles) de diamètre. C'est en fait assez précis, compte tenu des distances et des caractéristiques des étoiles à neutrons. Mais les astronomes ont travaillé pour réduire cela à une mesure encore plus précise.
Une équipe internationale de chercheurs vient de le faire. En utilisant les données de plusieurs télescopes et observatoires différents, les membres de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle, l'Institut Albert Einstein (AEI) ont réduit les estimations de taille des étoiles à neutrons d'un facteur deux.
«Nous constatons que l'étoile à neutrons typique, qui est environ 1,4 fois plus lourde que notre Soleil, a un rayon d'environ 11 kilomètres», a déclaré Badri Krishnan, qui a dirigé l'équipe de recherche de l'AEI de Hanovre.
'Nos résultats limitent le rayon entre 10,4 et 11,9 kilomètres.'
L'objet d'étude de cette équipe est assez célèbre : la fusion binaire d'étoiles à neutrons GW170817 qui a créé les ondes gravitationnelles détecté en 2017 par le LIGO (Laser-Interferometer Onde gravitationnelle Observatoire) et le consortium Virgo.
Cet objet a été étudié à de nombreuses reprises par plusieurs télescopes, dont le satellite Fermi, le télescope spatial Hubble et d'autres télescopes et observatoires du monde entier. Toutes ces observations ont donné à l'équipe Max Planck une cargaison de données sur lesquelles travailler.
'Les fusions d'étoiles à neutrons binaires sont une mine d'or d'informations !' a déclaré Collin Capano, chercheur à l'AEI Hanovre et auteur principal d'un article publié dans Astronomie naturelle .
«Les étoiles à neutrons contiennent la matière la plus dense de l'univers observable. … En mesurant les propriétés de ces objets, nous apprenons la physique fondamentale qui régit la matière au niveau subatomique.
Les étoiles à neutrons se forment lorsqu'une étoile massive manque de carburant et s'effondre. La région très centrale de l'étoile - le noyau - s'effondre, écrasant ensemble chaque proton et chaque électron en un neutron.
Si le noyau de l'étoile qui s'effondre se situe entre environ une et trois masses solaires, ces neutrons nouvellement créés peuvent arrêter l'effondrement, laissant derrière eux une étoile à neutrons.
Les étoiles avec des masses encore plus élevées continueront à s'effondrer en masse stellaire trous noirs .
Mais l'effondrement en une étoile à neutrons crée l'objet le plus dense connu - encore une fois, un objet avec la masse d'un soleil écrasé à la taille d'une ville. Et vous avez probablement déjà entendu cette autre comparaison, mais elle vaut la peine d'être répétée car elle est dramatique : un morceau de sucre d'une étoile à neutrons pèserait environ 1 000 milliards de kilogrammes (ou 1 milliard de tonnes) sur Terre, soit environ autant que le mont Everest.
Mais puisque la taille des autres étoiles peut varier considérablement, la taille des étoiles à neutrons ne pourrait-elle pas également varier ?
Tout d'abord, pour clarifier, le rayon cité dans cette étude est pour une étoile à neutrons qui a une masse de 1,4 fois celle de notre Soleil.
'Il s'agit d'une masse fiduciaire qui est généralement utilisée dans la littérature car presque toutes les étoiles à neutrons qui ont été observées dans un binaire ont une masse proche de cette valeur', a déclaré Capano à Universe Today dans un e-mail.
'La raison pour laquelle nous pouvons utiliser GW170817 pour estimer le rayon d'une étoile à neutrons de masse solaire de 1,4 est que nous nous attendons à ce que presque toutes les étoiles à neutrons soient constituées de la même matière.'
Pour d'autres étoiles 'régulières', la relation entre leur masse et leur rayon dépend d'un certain nombre de variables, telles que l'élément que l'étoile fusionne dans son noyau, a expliqué Capano.
'Les étoiles à neutrons, en revanche, sont si compactes et denses qu'elles ne contiennent pas vraiment d'atomes séparés - l'étoile entière est essentiellement un noyau atomique unique géant, composé presque entièrement de neutrons étroitement assemblés', a-t-il déclaré.
«Pour cette raison, vous ne pouvez pas considérer les étoiles à neutrons comme étant composées d'éléments éventuellement différents. En effet, « élément » n'a pas vraiment de sens à ces densités, puisque ce qui définit un élément est le nombre de protons qu'il a dans ses atomes constitutifs.
Capano a déclaré que puisque tous les neutrons sont constitués des mêmes choses (quarks, maintenus ensemble par des gluons), les astronomes s'attendent à ce qu'il y ait une cartographie universelle entre la masse et le rayon qui s'applique à toutes les étoiles à neutrons.
«Ainsi, lorsque nous citons la taille possible d'une étoile à neutrons de 1,4 masse solaire, ce que nous faisons en réalité est de contraindre les lois physiques possibles qui décrivent le monde subatomique», a-t-il déclaré.
Comme l'équipe le décrit dans son article, ses résultats et processus peuvent également être appliqués à l'étude d'autres objets astronomiques, comme pulsars , magnétars, et même la manière ondes gravitationnelles sont émises pour fournir des détails sur ce qui crée ces ondes.
'Ces résultats sont passionnants, non seulement parce que nous avons été en mesure d'améliorer considérablement les mesures des rayons des étoiles à neutrons, mais parce qu'ils nous donnent une fenêtre sur le sort ultime des étoiles à neutrons dans les binaires fusionnés', a déclaré Stephanie Brown, co-auteur de la publication. et doctorant à l'AEI de Hanovre.
Cet article a été initialement publié par Univers aujourd'hui . Lis le article original .