L’étoile à neutrons « veuve noire » dévore son compagnon stellaire
Les astronomes ont repéré une « veuve noire » tapie dans l’espace à 3 000 années-lumière de la Terre, et il s’agit d’un objet cosmique qui bat tous les records.
Appelé étoile à neutrons, ce vestige dense et effondré d’une étoile massive pèse plus de deux fois la masse de notre soleil, ce qui en fait l’étoile à neutrons la plus lourde connue à ce jour. L’objet tourne 707 fois par seconde, ce qui en fait également l’une des étoiles à neutrons les plus rapides de la Voie lactée.
L’étoile à neutrons est connue sous le nom de veuve noire car, à l’instar de ces arachnides connues pour être des femelles qui consomment des partenaires masculins beaucoup plus petits après l’accouplement, l’étoile a déchiqueté et dévoré la quasi-totalité de la masse de son étoile compagnon.
Ce festin stellaire a permis à la veuve noire de devenir l’étoile à neutrons la plus lourde observée à ce jour.
L’Astrophysical Journal Letters a publié lundi une étude détaillant ces découvertes.
Les astronomes ont pu peser l’étoile, appelée PSR J0952-0607, en utilisant le sensible télescope Keck de l’Observatoire W. M. Keck sur Maunakea à Hawaï.
Le spectromètre imageur à basse résolution de l’observatoire a enregistré la lumière visible de l’étoile compagnon déchiquetée, qui brillait en raison de sa chaleur élevée.
L’étoile compagnon a maintenant la taille d’une grande planète gazeuse, soit 20 fois la masse de Jupiter. Le côté de l’étoile compagnon qui fait face à l’étoile à neutrons est chauffé à 10 700 degrés Fahrenheit (5 927 degrés Celsius) – assez chaud et brillant pour être vu par un télescope.
Les noyaux des étoiles à neutrons sont la matière la plus dense de l’univers, en dehors des trous noirs, et un pouce cube (16,4 centimètres cubes) d’une étoile à neutrons pèse plus de 10 milliards de tonnes, selon l’auteur de l’étude, Roger W. Romani, professeur de physique à l’Université de Stanford en Californie.
Cette étoile à neutrons particulière est l’objet le plus dense en vue de la Terre, selon les chercheurs.
« Nous savons à peu près comment la matière se comporte aux densités nucléaires, comme dans le noyau d’un atome d’uranium », a déclaré Alex Filippenko, co-auteur de l’étude, dans un communiqué. Filippenko a le double titre de professeur d’astronomie et de professeur distingué de sciences physiques à l’Université de Californie, Berkeley.
« Une étoile à neutrons est comme un noyau géant, mais lorsque vous avez une masse solaire et demie de ce genre de choses, ce qui représente environ 500 000 masses terrestres de noyaux tous accrochés ensemble, on ne sait pas du tout comment ils vont se comporter. »
Une étoile à neutrons comme PSR J0952-0607 est appelée un pulsar car, en tournant, l’objet agit comme un phare cosmique, émettant régulièrement de la lumière par le biais d’ondes radio, de rayons X ou de rayons gamma.
Les pulsars normaux tournent et clignotent environ une fois par seconde, mais celui-ci pulse des centaines de fois par seconde. Ceci est dû au fait que l’étoile à neutrons devient plus énergique au fur et à mesure qu’elle enlève de la matière à l’étoile compagnon.
« Dans un cas d’ingratitude cosmique, le pulsar veuve noire, qui a dévoré une grande partie de son compagnon, chauffe et évapore maintenant le compagnon jusqu’à des masses planétaires et peut-être une annihilation complète », a déclaré Filippenko.
Les astronomes ont découvert l’étoile à neutrons en 2017, et Filippenko et Romani étudient des systèmes similaires de veuves noires depuis plus de dix ans. Ils ont essayé de comprendre la taille que peuvent atteindre les étoiles à neutrons. Si les étoiles à neutrons deviennent trop lourdes, elles s’effondrent et deviennent des trous noirs.
L’étoile PSR J0952-0607 a une masse de 2,35 fois celle du soleil, ce qui est maintenant considéré comme la limite supérieure pour une étoile à neutrons, ont déclaré les chercheurs.
« Nous pouvons continuer à chercher des veuves noires et des étoiles à neutrons similaires qui patinent encore plus près de la limite du trou noir. Mais si nous n’en trouvons pas, cela renforce l’argument selon lequel 2,3 masses solaires est la véritable limite, au-delà de laquelle elles deviennent des trous noirs », a déclaré Filippenko.