(Centre de vol spatial Goddard de la NASA) Jusqu'à une étoile sur cent dans la Voie lactée est de la variété « neutronique ». Ce sont des objets si incroyablement denses que leurs entrailles se resserrent jusqu'à ce qu'elles commencent à ressembler à un énorme noyau atomique.
Mais c'est un atome inhabituel, en ce sens qu'il est composé de manière disproportionnée de neutrons.
Pour comprendre d'où viennent ces neutrons, nous devons descendre à travers les couches d'une étoile à neutrons et comprendre comment l'immense gravité affecte l'espace personnel des particules individuelles.
Comment se forment les étoiles à neutrons ?
Au plus profond de chaque étoile, une guerre fait rage. La gravité attire alors que la chaleur générée par les réactions nucléaires s'échappe pour créer une boule de plasma relativement stable.
Tôt ou tard, les fours nucléaires refroidissent. Pour les étoiles à peu près 10 à 30 fois la masse de notre propre Soleil, la perte de chaleur voit son gaz externe plus frais couler rapidement sous l'attraction de la gravité, augmentant sa vitesse jusqu'à ce qu'il claque dans le tas dense de fer chaud qui s'est formé dans ses derniers instants.
L'onde de choc génère une énorme poussée d'énergie, projetant une vague de gaz chaud et de rayonnement dans le cosmos dans une sorte d'explosion de supernova. Il ne reste que la boule de fer au centre, une boule un peu plus lourde que le Soleil entassée dans unespace d'environ 11 kilomètres (6,8 miles) de diamètreet recouvert d'une fine atmosphère (environ un mètre d'épaisseur) d'hydrogène et d'hélium capturés.
Taille d'une étoile à neutrons par rapport à Manhattan, New York (Centre de vol spatial Goddard de la NASA)
La gravité sur cette balle est aussi folle que possible pour une structure observable. Debout à la surface de ce bloc de fer de la taille d'une ville, vous subiriez l'attraction d'environ 100 milliards de G de gravité.
Non pas que vous resteriez debout très longtemps.
Qu'y a-t-il à l'intérieur des étoiles à neutrons ?
Sous vos pieds, une physique incroyablement étrange se déroule.
Une pression intense fait tomber les noyaux du fer dans une vaste structure cristalline dictée par la poussée collective d'innombrables charges positives.
Une brume d'électrons bourdonne librement à travers les interstices de ce cristal, la pression intense les rapprochant dangereusement des noyaux. Grâce aux lois de la physique quantique, les conditions de surpeuplement signifient que les électrons ont plus de chances de se trouver à l'intérieur d'un proton, transformant la paire en un neutron fraîchement cuit et un neutrino . Les neutrons sont une particule subatomique avec une masse similaire à un proton mais sans charge électrique, neutrinos sont une particule subatomique neutre presque sans masse.
Le tout petit neutrino est suffisamment petit pour se dégager de la masse. Mais le neutron reste, formant d'étranges isotopes avec la masse du fer mais beaucoup moins de protons.
Quel genre d'atomes y a-t-il à l'intérieur d'une étoile à neutrons ?
En s'enfonçant encore plus profondément dans la structure, nous pourrions trouver des atomes si lourds en neutrons qu'ils commencent à s'effriter. La théorie suggère que les neutrons 'se séparent' dans cet espace époustouflant comme une sorte de gaz épais, se séparant sous une pression déterminée non pas par leurs charges mais par la vertu d'une règle qui dit que des particules identiques de cette nature ne peuvent pas occuper le même l'espace en même temps.
À environ un kilomètre à l'intérieur de l'étoile morte, cette « croûte » consiste maintenant en un brouillard de neutrons, avec des protons occasionnels ici et là. Les noyaux sont si proches qu'ils peuvent se frotter les uns contre les autres.
Avec l'augmentation constante de la gravité, des structures atomiques autrefois reconnaissables se transforment en arrangements exotiques - rappelantdifférentes sortes de pâtescomme les spaghettis et les lasagnes - façonnés par un équilibre de la force nucléaire forte et une touche de répulsion positive.
Au cœur même des étoiles à neutrons, la physique devient encore plus étrange. Forcés dans un arrangement apparié, les neutrons (et le rare proton qui ne s'est pas transformé) forment de nouvelles identités qui leur permettent de briser toutes sortes de lois précédentes, créant des courants étranges.
Au centre même, il est possible que la gravité force les neutrons à perdre toute leur individualité,se transformer en 'bouillie'de leurs particules primaires, les quarks.
Plus serrés, ces quarks se chevaucheraient également, s'effondrant en un point si confiné que nous n'avons aucun moyen de le modéliser. En d'autres termes, cela deviendrait un trou noir .
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