Africa-Press – Madagascar. Est-ce une étoile à neutrons très massive ? Ou bien un trou noir très léger qu’a découvert une équipe d’astronomes grâce au radio télescope MeerKAT (Afrique du Sud) ? Dans tous les cas, l’article publié le jeudi 18 janvier 2024 dans la revue Science suscite l’intérêt des astrophysiciens qui ne font pas souvent de telles rencontres. Sa masse comprise entre 2,09 et 2,71 masses solaires (Ms) se trouve au centre d’une gamme très peu peuplée du bestiaire cosmique…
Seulement deux corps y ont été découverts jusqu’à présent: GW170817 (2,46 Ms), et GW190814 (2,6 Ms). Les deux astres, observés en 2017 et 2019, avaient alors fait frémir les détecteurs d’ondes gravitationnelles VIRGO et LIGO. Ils s’étaient formés à la suite d’une fusion entre étoiles à neutrons générant ces ondes gravitationnelles. Ici, la présence de l’objet a été déduite de l’observation des ondes radio émises par un pulsar (une étoile à neutrons en rotation rapide sur elle-même), PSR J0514-4002E.
Selon l’étude, l’objet se trouve en orbite autour de ce pulsar, lui-même au cœur d’un amas globulaire, un rassemblement de centaines de milliers d’étoiles. Mais il est trop compact pour que l’on puisse le voir. Ce qui n’est guère surprenant. Un trou noir est invisible par nature, sauf s’il accrète de la matière, ce qui ne semble pas être le cas. Et une étoile à neutrons a un diamètre d’une vingtaine de kilomètres au maximum.
Le destin d’une étoile dépend de sa masse
Ce gabarit n’est pas courant car les étoiles à neutrons les plus massives atteignent entre 2,2 et 2,5 Ms. Les trous noirs les plus légers font autour de 5 Ms, et ils sont rarissimes. La masse estimée de l’astre se trouve donc bel et bien dans une zone où il est impossible de dire si l’on a affaire à une étoile à neutrons ou un trou noir. Les deux catégories d’astres se forment lors de l’explosion d’une étoile en supernova, une fois qu’elle a fusionné tout son gaz.
Seule la masse de l’étoile initiale détermine si elle finira en étoiles à neutrons, ou en trou noir. On considère qu’à partir de 3 à 5 Ms, une supernova devient forcément un trou noir. Mais cette limite n’est pas définitive et des astres comme celui découvert par MeerKAT pourrait précisément la remettre en cause.
Un couple recomposé
Le couple ainsi découvert a tout pour retenir l’attention. L’orbite excentrique, la rotation rapide du pulsar sur lui-même et la masse totale du couple, 3,9 Ms (un record), suggèrent que le pulsar et son mystérieux compagnon sont un couple “recomposé”. Le pulsar a probablement échangé son compagnon initial contre celui actuel, de masse plus élevée, lors d’une rencontre fortuite.
Quelle que soit la nature de l’objet, sa découverte est une bonne nouvelle pour l’étude des astres les plus extrêmes de l’Univers. S’il s’agit d’une étoile à neutrons, c’est probablement la plus massive connue à ce jour. Cela nourrira les modèles qui tentent de décrire à quoi peut bien ressembler la matière dans un astre aussi dense. Une tasse à café remplie d’une “poudre” d’étoile à neutrons pèserait au moins 4 milliards de tonnes !
Au centre de l’étoile, les atomes sont tellement pressés les uns contre les autres qu’ils n’existent plus. Ils se diluent, ne parvenant plus à retenir les quarks qui les composent. Il se formerait alors une hypothétique “mer de quarks”, et pourquoi pas d’autres états de la matière plus étranges encore. S’il s’agit d’un trou noir, il pourrait être le plus léger connu, ce qui affecterait la compréhension des mécanismes en jeu dans les supernovæ lorsqu’elles accouchent d’un trou noir… En conjuguant la technique des ondes gravitationnelles et la radioastronomie, les scientifiques vont tenter d’ajouter quelques autres spécimens à leur collection. Dans l’espoir de trancher un jour, entre étoiles à neutrons et trous noirs.
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