Nous ne comprenons pas vraiment les étoiles à neutrons. Oh, nous savons qu'ils sont - ce sont les restes de certaines des étoiles les plus massives de l'univers - mais révéler leur fonctionnement interne est un peu délicat, car la physique qui les maintient en vie n'est que mal comprise.
Mais de temps en temps, deux étoiles à neutrons se brisent ensemble, et quand elles le font, elles ont tendance à exploser, vomissant leurs tripes quantiques dans tout l'espace. Selon la structure interne et la composition des étoiles à neutrons, l '«éjecta» (le terme scientifique poli pour vomir des projectiles astronomiques) sera différent pour nous, observateurs liés à la Terre, nous donnant un moyen grossier mais potentiellement puissant de comprendre ces créatures exotiques.
Neutron Star Nougat
Comme vous l'avez peut-être deviné, les étoiles à neutrons sont faites de neutrons. Enfin, surtout. Ils ont également des protons qui nagent à l'intérieur d'eux, ce qui est important pour plus tard, donc j'espère que vous vous en souviendrez.
Les étoiles à neutrons sont les noyaux restants de très grandes étoiles. Lorsque ces étoiles géantes approchent de la fin de leur vie, elles commencent à fusionner des éléments plus légers en fer et en nickel. Le poids gravitationnel du reste de l'étoile continue de briser ces atomes ensemble, mais ces réactions de fusion ne produisent plus d'énergie excessive, ce qui signifie que rien n'empêche l'étoile de continuer à s'effondrer de façon désastreuse sur elle-même.
Dans le cœur, les pressions et les densités deviennent si extrêmes que des électrons aléatoires sont poussés à l'intérieur des protons, les transformant en neutrons. Une fois ce processus terminé (qui prend moins d'une dizaine de minutes), cette boule géante de neutrons a enfin les moyens de résister à un nouvel effondrement. Le reste de l'étoile rebondit sur ce noyau nouvellement forgé et explose dans une belle explosion de supernovae, laissant derrière lui le noyau: l'étoile à neutrons.
Spirals Of Doom
Donc, comme je l'ai dit, les étoiles à neutrons sont des boules de neutrons géantes, avec des tonnes de matière (quelques soleil!) Entassées dans un volume pas plus grand qu'une ville. Comme vous pouvez l'imaginer, les intérieurs de ces créatures exotiques sont étranges, mystérieux et complexes.
Les neutrons se regroupent-ils en couches et forment-ils de petites structures? Les intérieurs profonds sont-ils une soupe épaisse de neutrons qui devient de plus en plus étrange au fur et à mesure que vous vous enfoncez? Est-ce que cela cède la place à des choses encore plus étranges? Qu'en est-il de la nature de la croûte - la couche la plus externe d'électrons emballés?
Il y a beaucoup de questions sans réponse en ce qui concerne les étoiles à neutrons. Mais heureusement, la nature nous a donné un moyen de regarder en eux.
Inconvénient mineur: nous devons attendre que deux étoiles à neutrons entrent en collision avant de pouvoir voir de quoi elles sont faites. Vous souvenez-vous de GW170817? En fait, c'était la grande découverte d'ondes gravitationnelles émanant de deux étoiles à neutrons en collision, ainsi qu'une multitude d'observations de suivi de télescopes à tir rapide à travers le spectre électromagnétique.
Toutes ces observations simultanées nous ont donné l'image la plus complète à ce jour de ce qu'on appelle kilonovas, ou de puissants sursauts d'énergie et de rayonnement provenant de ces événements extrêmes. L'épisode particulier de GW170817 était le seul jamais capturé avec des détecteurs d'ondes gravitationnelles, mais certainement pas le seul à se produire dans l'univers.
Un espoir de neutrons
Lorsque les étoiles à neutrons entrent en collision, les choses se gâtent très rapidement. Ce qui rend les choses particulièrement désordonnées, c'est la petite population de protons qui se cache à l'intérieur de l'étoile à neutrons à neutrons principalement. En raison de leur charge positive et de la rotation ultra-rapide de l'étoile elle-même, ils sont capables de créer un champ magnétique incroyablement puissant (dans certains cas, les champs magnétiques les plus puissants de l'univers entier) et ces champs magnétiques jouent à de mauvais jeux.
Au lendemain d'une collision d'étoiles à neutrons, les restes en lambeaux des étoiles mortes continuent de tourbillonner les uns autour des autres en orbite rapide, avec certains de leurs entrailles se dilatant dans une onde de choc titanesque, alimentée par l'énergie de l'accident.
Le matériau tourbillonnant restant forme rapidement un disque, ce disque étant enfilé par de forts champs magnétiques. Et lorsque de puissants champs magnétiques se retrouvent à l'intérieur de disques en rotation rapide, ils commencent à se replier sur eux-mêmes et à s'amplifier, devenant encore plus forts. Grâce à un processus qui n'est pas entièrement compris (parce que la physique, comme le scénario, devient un peu désordonné), ces champs magnétiques s'enroulent près du centre du disque et entonnent le matériau hors du système: un jet.
Les jets, un à chaque pôle, explosent vers l'extérieur, transportant le rayonnement et les particules loin de l'accident de la voiture cosmique. Dans un article récent, des recherches ont étudié la formation et la durée de vie du jet, en examinant particulièrement attentivement le temps nécessaire à un jet pour se former après la collision initiale. Il s'avère que les détails du mécanisme de lancement du jet dépendent du contenu intérieur des étoiles à neutrons d'origine: si vous modifiez la structure des étoiles à neutrons, vous obtenez des histoires de collision différentes et des signatures différentes dans les propriétés des jets.
Avec des observations plus horribles des kilonovas, nous pourrions peut-être encore discerner certains de ces modèles et apprendre ce qui fait vraiment vibrer les étoiles à neutrons.
Lire la suite: «Flux de jets de cocons issus de fusions d'étoiles à neutrons: structure, courbes lumineuses et physique fondamentale»
