Photo : Représentation d'artiste d'une étoile à neutrons. Crédit : ESO / L. Calçada
De nouveaux modèles d'étoiles à neutrons montrent que leurs montagnes les plus hautes peuvent ne mesurer que quelques fractions de millimètres de haut, en raison de l'énorme gravité sur les objets ultra-denses. La recherche est présentée aujourd'hui au National Astronomy Meeting 2021.
Les étoiles à neutrons comptent parmi les objets les plus denses de l'Univers : elles pèsent à peu près autant que le Soleil, mais ne mesurent qu'environ 10 km de diamètre, soit une taille similaire à celle d'une grande ville.
En raison de leur compacité, les étoiles à neutrons ont une énorme attraction gravitationnelle environ un milliard de fois plus forte que la Terre. Cela réduit chaque caractéristique de la surface à des dimensions minuscules et signifie que le reste stellaire est une sphère presque parfaite.
Alors qu'elles sont des milliards de fois plus petites que sur Terre, ces déformations d'une sphère parfaite sont pourtant connues sous le nom de montagnes. L'équipe derrière le travail, dirigée par le doctorant Fabian Gittins à l'Université de Southampton, a utilisé la modélisation informatique pour construire des étoiles à neutrons réalistes et les soumettre à une gamme de forces mathématiques pour identifier comment les montagnes sont créées.
L'équipe a également étudié le rôle de la matière nucléaire ultra-dense dans le soutien des montagnes et a découvert que les plus grandes montagnes produites ne mesuraient qu'une fraction de millimètre de haut, cent fois plus petites que les estimations précédentes.
Fabian commente: "Au cours des deux dernières décennies, il y a eu beaucoup d'intérêt à comprendre la taille de ces montagnes avant que la croûte de l'étoile à neutrons ne se brise, et que la montagne ne puisse plus être supportée."
Des travaux antérieurs ont suggéré que les étoiles à neutrons peuvent supporter des écarts par rapport à une sphère parfaite allant jusqu'à quelques parties sur un million, ce qui implique que les montagnes pourraient atteindre quelques centimètres. Ces calculs supposaient que l'étoile à neutrons était tendue de telle manière que la croûte était sur le point de se briser à chaque point. Cependant, les nouveaux modèles indiquent que de telles conditions ne sont pas physiquement réalistes.
Fabian ajoute : « Ces résultats montrent à quel point les étoiles à neutrons sont vraiment des objets remarquablement sphériques. De plus, ils suggèrent que l'observation des ondes gravitationnelles des étoiles à neutrons en rotation peut être encore plus difficile qu'on ne le pensait auparavant.
Bien qu'il s'agisse d'objets uniques, en raison de leur intense gravitation, les étoiles à neutrons en rotation avec de légères déformations devraient produire des ondulations dans le tissu de l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles provenant des rotations d'étoiles à neutrons uniques n'ont pas encore été observées, bien que les progrès futurs dans les détecteurs extrêmement sensibles tels que LIGO et Virgo avancés puissent détenir la clé pour sonder ces objets uniques.
