Les étoiles à neutrons https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-etoile-neutrons-32/ sont le résidu de l’effondrement gravitationnel d’une partie de la matière d’une étoile massive en fin de vie et explosant en supernova de type SN https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-supernova-60/II.
Il faut pour cela que sa masse dépasse les 8 à 10 masses solaires. On les nomme des veuves noires (black widow) du nom d’une araignée qui dévore son compagnon après l’accouplement. L’effondrement de la partie de l’étoile qui n’est pas soufflée par l’explosion, principalement son cœur de fer, conduit les protons et les électrons la composant à se combiner pour se transformer en neutrons, ce qui produit un flux de neutrinos très énergétiques. 1)
On obtient alors des astres qui peuvent contenir toute la masse du Soleil dans une sphère de quelques dizaines de kilomètres de diamètre seulement et qui est une sorte de noyau atomique géant composé majoritairement de neutrons, d’où le nom de cette étoile, et possédant une densité extraordinaire – une cuillère à café de matière pèse des centaines de millions de tonnes..
C’est l’étoile à neutrons la plus massive jamais observée. Les chercheurs pensent même qu’elle pourrait établir une limite de masse pour ces astres extrêmement denses. En outre, elle effectue 707 tours sur elle-même par seconde, ce qui en fait l’étoile en rotation la plus rapide observée dans la Voie lactée ! Nommée PSR J0952-0607, elle a été d’abord repérée en 2017 en tant que potentiel pulsar milliseconde, c’est-à-dire ayant une période de rotation située entre 1 et 10 millisecondes.
Elle tourne en effet à la vitesse de 707 tours sur elle-même par seconde, ce qui en fait, d’après une étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal Letters dont nous publions ci-dessous les références et l’abstract,« le pulsar à rotation le plus rapide du disque de la voie lactée» ! Plusieurs campagnes d’observations ont suivi à la suite de ces premières mesures qui ont permis d’étudier les propriétés de l’objet
En pratique, les veuves noires correspondent à des étoiles à neutrons qui tournent à des vitesses astronomiques, leur permettant d’attirer suffisamment de matière de leur compagnon binaire pour qu’il n’en reste qu’une petite fraction de masse solaire. Seulement deux douzaines sont connues actuellement, car elles sont particulièrement dures à détecter.
« Alors que l’étoile compagnon évolue et commence à devenir une géante rouge sa matière se répand sur l’étoile à neutrons, et cela fait tourner l’étoile à neutrons. En tournant, elle devient incroyablement énergisée, et un vent de particules commence à sortir du neutron. Ce vent frappe alors l’étoile donneuse et commence à lui enlever de la matière. Avec le temps, la masse de l’étoile donneuse diminue jusqu’à celle d’une planète/ Plus tard encore celle-ci disparaît complètement.
Son étoile compagne a été réduite à la taille d’une planète géante
Ainsi, caractériser PSR J0952-0607 n’a pas été une petite affaire. Comme l’expliquent les chercheurs, si elle a pu être détectée grâce au signal pulsé émis par sa rotation rapide, ce signal ne suffit cependant pas à la caractériser. Il faut pouvoir observer sa compagne en lumière visible. Mais celle-ci a été presque entièrement dévorée ! Sa masse est descendue jusqu’à 20 fois la masse de Jupiter, soit à peine 2 % de la masse du Soleil !
Et c’est finalement ce verrouillage qui a permis son observation. Car la température de sa face, côté étoile à neutrons, grimpe jusqu’à 6.200 Kelvin, légèrement plus que la température de surface du Soleil, lui permettant tout juste d’être observée avec un grand télescope. Ainsi, c’est Keck I, un télescope de l’observatoire situé sur l’île d’Hawaï et possédant un miroir primaire de 10 mètres de diamètre, qui a été tourné vers PSR J0952-0607, située à environ 3.000 années-lumière dans la direction de la constellation du Sextant. Au total, six observations de 15 minutes ont eu lieu ces quatre dernières années, afin de piéger le système dans une position particulière de l’orbite rendant la luminosité acceptable pour des mesures.
Référence
PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star[
Submitted on 11 Jul 2022]
arXiv:2207.05124 [astro-ph.HE] |
Abstract
We describe Keck-telescope spectrophotometry and imaging of the companion of the « black widow » pulsar PSR~J0952−0607, the fastest known spinning neutron star (NS) in the disk of the Milky Way. The companion is very faint at minimum brightness, presenting observational challenges, but we have measured multicolor light curves and obtained radial velocities over the illuminated « day » half of the orbit. The model fits indicate system inclination i=59.8±1.9∘ and a pulsar mass MNS=2.35±0.17M⊙, the largest well-measured mass found to date. Modeling uncertainties are small, since the heating is not extreme; the companion lies well within its Roche lobe and a simple direct-heating model provides the best fit. If the NS started at a typical pulsar birth mass, nearly 1M⊙ has been accreted; this may be connected with the especially low intrinsic dipole surface field, estimated at 6×107G. Joined with reanalysis of other black widow and redback pulsars, we find that the minimum value for the maximum NS mass is Mmax>2.19M⊙(2.09M⊙) at 1σ(3σ) confidence. This is ∼0.15M⊙ heavier than the lower limit on Mmax implied by the white-dwarf–pulsar binaries measured via radio Shapiro-delay techniques.
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