Dans un coin lointain de la Voie lactée, une étoile à neutrons, un cadavre stellaire extrêmement dense, tourne à une vitesse hallucinante de 716 fois par seconde. Ce phénomène exceptionnel fait de cet objet l’un des plus rapides jamais observés dans l’Univers. Cette découverte, réalisée grâce aux observations d’un télescope à rayons X de la NASA, permet de mieux comprendre les forces incroyables qui régissent ces objets célestes extrêmes et leurs conséquences sur le cosmos.
Une boule de matière incroyablement dense
Lorsqu’une étoile de plusieurs fois la taille du Soleil arrive en fin de vie, elle explose dans une gigantesque supernova qui projette dans l’espace une grande partie de sa matière. Le noyau restant se compresse alors sous l’effet de sa propre gravité pour former un objet extrêmement dense, dont le diamètre ne dépasse généralement pas les vingt kilomètres. Vous obtenez alors une étoile à neutrons. Pour donner une idée de sa densité, une cuillère à café de matière d’une étoile à neutrons pèserait dix millions de tonnes. De par cette densité incroyable et leur nature particulière, ils s’imposent comme des laboratoires cosmiques fascinants.
L’étoile à neutrons en question fait ici partie du système binaire 4U 1820-30, situé dans l’amas globulaire NGC 6624, à environ 26 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Sagittaire. Ce système est formé de deux cadavres stellaires : une étoile à neutrons et une naine blanche. La naine blanche, résidu d’une étoile de taille plus modeste, orbite autour de sa compagne en seulement onze minutes, une période très courte pour une orbite stellaire.
Grâce au télescope à rayons X NICER, installé à bord de la Station Spatiale internationale, les astronomes ont observé cette étoile à neutrons et découvert qu’elle tourne à une vitesse de 716 fois par seconde. Ce taux de rotation hallucinant en fait l’un des objets les plus rapides jamais observés.
Comment peuvent-elles tourner si vite ?
La vitesse de rotation incroyable des étoiles à neutrons peut être expliquée par un principe physique appelé conservation du moment angulaire. Ce phénomène est similaire à ce que l’on observe chez un patineur artistique : lorsqu’un patineur ramène ses bras vers son corps, il tourne plus vite. De la même manière, lorsque le noyau d’une étoile massive s’effondre pour former une étoile à neutrons, la compression de la matière amplifie la vitesse de rotation de l’objet. Ce processus permet à l’étoile à neutrons de tourner à des vitesses très élevées et la matière qui lui est enlevée par une étoile compagne peut augmenter encore cette vitesse.
De plus, si l’étoile à neutrons fait partie d’un système binaire, la matière qu’elle vole à son compagnon peut transporter un moment angulaire qui augmente sa vitesse de rotation.
Les explosions thermonucléaires
Outre sa vitesse de rotation vertigineuse, l’étoile à neutrons 4U 1820-30 subit des explosions thermonucléaires dévastatrices. Lorsqu’elle vole de la matière à sa compagne, cette matière s’écrase à des vitesses impressionnantes lorsqu’elle atteint la surface de l’étoile à neutrons. Cette collision génère une immense quantité d’énergie sous forme d’explosions qui sont jusqu’à 100 000 fois plus brillantes que le Soleil. Ces explosions libèrent des rayons X qui permettent aux astronomes d’étudier en détail le comportement des étoiles à neutrons. Ces phénomènes violents ont en effet des implications sur la façon dont ces objets se comportent et sur la manière dont ils interagissent avec leur environnement.
La découverte de cette étoile représente ainsi une avancée majeure pour les astronomes. Cela leur permet de mieux comprendre la physique des objets les plus extrêmes de l’Univers, notamment les forces gravitationnelles et les interactions entre matière et énergie. L’observation des explosions thermonucléaires qui se produisent régulièrement sur la surface de cette étoile permet également de mieux comprendre les cycles de vie des systèmes d’étoiles binaires et la manière dont les éléments se forment dans l’Univers.
