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Barfing Neutron Stars révèlent leurs entrailles

Astronomie : Barfing Neutron Stars révèlent leurs entrailles

Nous ne comprenons pas vraiment les étoiles à neutrons. Oh, nous savons qu'ils sont - ce sont les restes de certaines des étoiles les plus massives de l'univers -, mais il est un peu délicat de révéler leur fonctionnement interne, car la physique qui les maintient en vie n'est que très mal comprise.

Mais de temps en temps, deux étoiles à neutrons se fracassent et, lorsqu'elles le font, elles ont tendance à exploser en crachant leurs entrailles quantiques dans tout l'espace. En fonction de la structure interne et de la composition des étoiles à neutrons, «l'éjecta» (terme scientifique scientifique utilisé pour désigner le vomi du projectile astronomique) aura une apparence différente pour nous, observateurs liés à la Terre, ce qui nous donnera un moyen brutal, mais potentiellement puissant, de comprendre ces créatures exotiques.

Nougat étoile neutron

Comme vous l'avez peut-être deviné, les étoiles à neutrons sont constituées de neutrons. Eh bien, surtout. Certains protons nagent également à l'intérieur, ce qui est important pour plus tard, alors j'espère que vous vous en souviendrez.

Les étoiles à neutrons sont les noyaux restants de très grandes stars. Lorsque ces étoiles géantes approchent de la fin de leur vie, elles commencent à fusionner des éléments plus légers en fer et en nickel. Le poids gravitationnel du reste de l'étoile continue de briser ces atomes ensemble, mais ces réactions de fusion ne produisent plus d'excès d'énergie, ce qui signifie que rien n'empêche l'étoile de continuer à s'effondrer de manière désastreuse sur elle-même.

Dans le noyau, les pressions et les densités deviennent si extrêmes que des électrons aléatoires sont poussés à l'intérieur des protons, les transformant en neutrons. Une fois ce processus terminé (ce qui prend moins d’une douzaine de minutes), cette boule de neutrons géante a enfin les moyens de résister à un nouvel effondrement. Le reste de l'étoile rebondit sur ce noyau nouvellement forgé et explose dans une belle explosion de supernova, laissant derrière lui le noyau: l'étoile à neutrons.

Spirales Of Doom

Donc, comme je l'ai dit, les étoiles à neutrons sont des boules de neutrons géantes, avec des tonnes de matériaux (quelques rayons de soleil!) Entassés dans un volume pas plus grand qu'une ville. Comme vous pouvez l'imaginer, l'intérieur de ces créatures exotiques est étrange, mystérieux et complexe.

Les neutrons se regroupent-ils en couches et forment-ils de petites structures? Les intérieurs profonds sont-ils une épaisse soupe de neutrons qui deviennent de plus en plus étrangers au fur et à mesure que vous avancez? Est-ce que cela cède la place à des choses encore plus bizarres? Qu'en est-il de la nature de la croûte - la couche la plus externe d'électrons emballés?

Il y a beaucoup de questions sans réponse concernant les étoiles à neutrons. Mais heureusement, la nature nous a donné un moyen d’examiner en eux.

Observations du kilonova. Crédit: PK Blanchard / E. Berger / Pan-STARRS / DECam.

Inconvénient mineur: nous devons attendre que deux étoiles à neutrons entrent en collision avant de pouvoir voir de quoi elles sont faites. Vous souvenez-vous de GW170817? En fait, c’est la grande découverte d’ondes gravitationnelles émanant de deux étoiles à neutrons en collision, ainsi que de nombreuses observations de suivi au télescope à tir rapide à travers le spectre électromagnétique.

Toutes ces observations simultanées nous ont donné l’image la plus complète à ce jour de ce qu’on appelle les kilonovas, ou de puissants jaillissements d’énergie et de radiations provenant de ces événements extrêmes. L'épisode de GW170817 était le seul à avoir été capturé avec des détecteurs d'ondes gravitationnelles, mais certainement pas le seul à se produire dans l'univers.

Un espoir neutron

Lorsque les étoiles à neutrons entrent en collision, les choses se gâtent très vite. Ce qui rend les choses particulièrement désordonnées est la petite population de protons qui se cache à l'intérieur de l'étoile à neutrons principalement à neutrons. En raison de leur charge positive et de la rotation très rapide de l'étoile elle-même, ils sont capables de créer un champ magnétique incroyablement puissant (dans certains cas, les champs magnétiques les plus puissants de l'univers entier), qui jouent parfois à des jeux redoutables. .

Les sursauts gamma (GRB) sont de puissants éclairs de rayons gamma énergétiques d'une durée allant de moins d'une seconde à plusieurs minutes. Ils libèrent une énorme quantité d'énergie en ce court laps de temps, ce qui en fait les événements les plus puissants de l'univers. On pense qu'ils sont principalement associés à l'explosion d'étoiles qui s'effondrent dans des trous noirs. Lors de l'explosion, deux jets de matériau très rapide sont éjectés, comme illustré dans l'illustration de l'artiste. Si un avion est dirigé contre la Terre, nous assistons à une brève mais puissante sursaute de rayons gamma. Crédit: ESO / A. Roquette

À la suite d'une collision entre des étoiles à neutrons, les débris en lambeaux des étoiles mortes continuent de se contourner en orbite rapide, certains de leurs entrailles se dilatant sous une onde explosive titanique, alimentée par l'énergie du crash.

Le matériau tourbillonnaire restant forme rapidement un disque, ce disque étant vissé par de puissants champs magnétiques. Et lorsque de puissants champs magnétiques se retrouvent à l'intérieur de disques en rotation rapide, ils commencent à se replier sur eux-mêmes et à s'amplifier, devenant encore plus forts. Par un processus qui n’est pas entièrement compris (parce que la physique, comme le scénario, devient un peu brouillon), ces champs magnétiques s’enroulent près du centre du disque et entraînent des matériaux en dehors du système: un jet.

Les jets, un à chaque pôle, soufflent vers l'extérieur, transportant des radiations et des particules loin de l'accident de voiture cosmique. Dans un article récent, des chercheurs ont étudié la formation et la durée de vie du jet, en portant une attention particulière au temps nécessaire à la formation d'un jet après la collision initiale. Il s'avère que les détails du mécanisme de lancement des jets dépendent du contenu intérieur des étoiles à neutrons d'origine: si vous modifiez la structure des étoiles à neutrons, vous obtenez des histoires de collisions différentes et des signatures différentes dans les propriétés des jets.

Avec des observations plus horribles de kilonova, nous pourrions encore être en mesure de discerner certains de ces modèles et d’apprendre ce qui motive vraiment les étoiles à neutrons.

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