Un cadavre cosmique en rotation est tout ce qui reste d'une étoile pesante planant à environ 4600 années-lumière de la Terre après avoir subi une mort explosive. Maintenant, les astronomes ont découvert que ce cadavre est l'étoile à neutrons la plus massive jamais découverte.
En fait, ils disent que c'est tellement massif - environ 2,14 fois la masse de notre soleil emballé dans une sphère très probablement d'environ 20 kilomètres (12,4 miles) de diamètre - qu'il est presque à la limite de pouvoir exister.
Cette étoile à neutrons, appelée J0740 + 6620, émet des balises d'ondes radio et tourne à une vitesse vertigineuse 289 fois par seconde, ce qui en fait un pulsar. La nouvelle estimation de la masse du pulsar la rend plus lourde que le détenteur du record précédent - une étoile à neutrons en rotation pesant environ 2,01 fois la masse du soleil, a déclaré l'auteur principal Thankful Cromartie, un étudiant diplômé de l'Université de Virginie. Comprendre la masse du nouveau détenteur du record "était absolument passionnant", a-t-elle ajouté.
Les scientifiques ont repéré l'opportunité d'étudier le cadavre stellaire dans les données collectées par les radiotélescopes de l'Observatoire de Green Bank et de l'Observatoire Arecibo. Les données proviennent d'une collaboration appelée l'Observatoire nord-américain de Nanohertz pour les ondes gravitationnelles, ou NANOGrav, dans le but d'observer un tas de ces pulsars à rotation rapide dans le ciel.
En regardant les ensembles de données NANOGrav, Cromartie et son équipe ont vu "un indice" d'un phénomène physique qui leur permettrait de prédire la masse du pulsar. Ils ont ensuite utilisé le télescope Green Bank en Virginie-Occidentale pour rechercher plus en détail ce "indice".
Les astronomes ont remarqué que, selon l'emplacement du pulsar, les ondes radio qu'il émettait régulièrement auraient dû atteindre le télescope un peu plus tôt qu'elles ne l'ont fait en réalité. Appelé le retard de Shapiro, ce phénomène physique se produit lorsqu'un autre objet céleste est en orbite autour d'une étoile à neutrons en rotation, lié par la gravité de l'étoile. Lorsque l'objet, dans ce cas une étoile naine blanche, passe devant le pulsar, l'objet en orbite déforme légèrement l'espace autour duquel le signal radio se déplacerait, de sorte que les ondes radio arrivent à nos télescopes légèrement retardées.
Les scientifiques utilisent ces retards pour calculer la masse du pulsar et de la naine blanche.
La récente découverte pourrait révéler plus d'informations sur les supernovas et sur la naissance des étoiles à neutrons, a déclaré Cromartie. En règle générale, lorsque de grandes étoiles meurent, elles explosent sous forme de supernovas. Une telle explosion provoque l'effondrement de l'étoile sur elle-même, devenant soit une étoile à neutrons, soit, si elle est vraiment massive, un trou noir.
Il y a une limite à la façon dont les étoiles à neutrons peuvent être massives, a déclaré Cromartie. Des chercheurs ont rapporté en 2017 qu'une fois qu'une étoile atteint 2,17 fois la masse du soleil, cette étoile est vouée à une existence sombre comme un trou noir affamé de matière. Cela suggère que J0740 + 6620 "pousse vraiment cette limite", a déclaré Cromartie. Plus massive, et l'étoile se serait effondrée dans un trou noir.
On pense qu'une physique vraiment bizarre se produit à l'intérieur d'objets stellaires aussi denses, "La physique se produisant à l'intérieur des étoiles est encore très mal comprise", a-t-elle déclaré. En trouver un qui est proche de la limite de l'existence pourrait en révéler plus sur ce qui se passe au plus profond de lui, mais aussi sur le comportement des matériaux très denses, a-t-elle ajouté.
Et donc "observer les étoiles à neutrons de cette manière, c'est un peu comme utiliser un laboratoire dans l'espace pour étudier la physique nucléaire", a-t-elle ajouté. Maintenant, dit-elle, elle espère faire des observations plus régulières de ce pulsar en utilisant des télescopes tels que le télescope canadien d'expérience de cartographie de l'intensité de l'hydrogène, ou CHIME, et le télescope d'exploration de la composition intérieure de l'étoile à neutrons de la NASA, ou NICER, qui vole à bord de la Station spatiale internationale . Avec ces observations, elle a pu affiner la mesure de masse.
Les scientifiques ont rapporté leurs découvertes le 16 septembre dans la revue Nature Astronomy.
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