Les scientifiques trouvent "la limite supérieure" pour la taille des étoiles à neutrons

La dernière frontière abrite d'innombrables cycles de vie et de mort; même les événements les plus catastrophiques peuvent donner naissance à de nouvelles planètes et étoiles. Les étoiles à neutrons en sont un exemple, bien que des détails précis sur la taille de ces géants échappent aux scientifiques depuis des décennies.

Ces objets cosmiques sont les noyaux effondrés d’étoiles jadis énormes qui ont grandi si grand qu’ils se sont tordus sous leur propre poids. Ces «étoiles zombies» ont été découvertes en 1967 et ont depuis été classées comme les étoiles les plus petites et les plus denses existantes. Mais les astrophysiciens n’ont pas été en mesure de déterminer la densité de ces corps astraux morts-vivants jusqu’à présent.

Un article publié le 9 janvier dans Le journal astrophysique détaille comment un groupe d'astrophysiciens de l'Université Goethe de Francfort a pu s'appuyer sur des recherches antérieures pour calculer avec précision la masse maximale d'une étoile à neutrons.

L'étoile à neutrons typique a un rayon de 12 kilomètres et une densité d'environ 1,4 masse solaire, soit 1,4 fois la masse du soleil. Ces dimensions produisent déjà des champs gravitationnels similaires à ceux des trous noirs. Cependant, des exemples encore plus grands ont été trouvés: le pulsar PSR J0348 + 0432 - une étoile à neutrons en rotation - a une horloge de 2,01 masses solaires.

Comme les étoiles à neutrons sont capables de produire de puissants champs gravitationnels, les scientifiques ont hâte de savoir si ces étoiles peuvent continuer à grossir comme des trous noirs. Cette nouvelle recherche a mis en lumière le fait que les étoiles à neutrons ne peuvent pas se développer indéfiniment, comme les trous noirs, mais qu’elles ont une «limite supérieure stricte», à savoir 2,16 masses solaires.

Le groupe d'astrophysiciens a calculé cela en utilisant des données expérimentales dans un modèle théorique.Ils se sont appuyés sur des recherches antérieures pour déterminer l'existence d'une «relation universelle» entre les étoiles à neutrons, ce qui signifie qu'elles peuvent être représentées comme une constante dans une équation. Cela leur a permis d'utiliser les données recueillies l'année dernière par les chercheurs qui ont observé la fusion de deux étoiles à neutrons pour fournir des chiffres concrets à la partie plus abstraite de ce calcul.

«La beauté de la recherche théorique réside dans le fait qu’elle peut faire des prédictions. Toutefois, la théorie a désespérément besoin d’expériences pour réduire certaines de ses incertitudes », a déclaré le professeur Luciano Rezzolla, auteur principal de l’article, dans un communiqué. «Il est donc tout à fait remarquable que l’observation d’une fusion d’étoiles à neutrons binaires unique, combinée aux relations universelles découvertes au cours de nos travaux théoriques, nous ait permis de résoudre une énigme qui a connu tant de spéculations dans le passé.

Avec ce problème à leur actif, les astrophysiciens peuvent mieux comprendre la masse d'objets intergalactiques à distance. Ce n'est pas une mauvaise façon de comprendre ce qui pourrait se passer dans des millions d'années-lumière.