Une étoile à neutrons « en surpoids » défie la théorie des trous noirs, selon les astronomes | trous noirs

Les astronomes ont remarqué la présence d’une étoile à neutrons « en surpoids », qui disent que l’objet mystérieux brouille les théories astronomiques.

L’étoile supermassive a été produite par la fusion de deux étoiles à neutrons plus petites. De telles collisions se traduisent généralement par des étoiles à neutrons si massives qu’elles s’effondrent presque instantanément dans un trou noir sous leur propre gravité. Mais les dernières observations ont révélé que l’étoile monstrueuse a plané au-dessus de l’horizon pendant plus d’une journée avant de disparaître.

« Une étoile à neutrons aussi massive avec une longue espérance de vie n’est généralement pas considérée comme possible », a déclaré le Dr Nuria Jordana Mitjans, astronome à l’Université de Bath. « C’est un mystère pourquoi cela a duré si longtemps. »

Les observations soulèvent également des questions sur la source des éclairs incroyablement énergétiques, connus sous le nom de courts sursauts gamma (GRB), qui accompagnent les fusions d’étoiles à neutrons. Il est largement admis que ces explosions – les événements les plus énergétiques de l’univers depuis le Big Bang – éclatent des pôles d’un trou noir nouvellement formé. Mais dans ce cas, le sursaut gamma observé doit avoir émané de l’étoile à neutrons elle-même, indiquant un processus entièrement différent.

Les étoiles à neutrons sont les étoiles les plus petites et les plus denses qui existent, occupant une place remarquable parmi les étoiles conventionnelles et les trous noirs. Il mesure environ 12 miles de large et est si dense qu’une cuillère à café de matériau a une masse d’un milliard de tonnes. Ils ont une coquille lisse de neutrons purs, 10 milliards de fois plus fort que l’acier.

« C’est bizarre, bizarre », a déclaré le professeur Carol Mondel, astronome à l’Université de Bath et co-auteur de l’étude. « Nous ne pouvons pas collecter ces matériaux et les ramener à notre laboratoire, donc la seule façon de les étudier est lorsqu’ils font quelque chose dans le ciel que nous pouvons observer. »

Dans ce cas, a déclaré Mondel, il semble que quelque chose ait empêché l’étoile à neutrons de « noter à quel point elle est massive ». Une possibilité est que l’étoile tournait si vite et avec des champs magnétiques si massifs que son effondrement a été retardé – quelque chose comme de l’eau restant à l’intérieur d’un seau incliné s’il se balançait assez vite.

« C’est le premier aperçu direct que nous pourrions avoir d’une étoile à neutrons supermassive dans la nature », a déclaré Mondel. « Mon intuition est que nous en trouverons d’autres. »

Les observations inattendues ont été faites à l’aide de l’observatoire en orbite Neil Gehrells Swift de la NASA, qui a détecté un premier sursaut gamma provenant d’une galaxie située à environ 10,6 milliards d’années-lumière. Un observatoire automatisé, le Liverpool Telescope, situé dans les îles Canaries, a ensuite automatiquement tourné pour afficher les effets de la fusion. Ces observations ont révélé des signes révélateurs d’une étoile à neutrons hypermagnétique en rotation rapide.

Cela indique que l’étoile à neutrons elle-même a déclenché un sursaut gamma, plutôt que de se produire après son effondrement gravitationnel. Jusqu’à présent, il était difficile de connaître l’enchaînement exact des événements.

« Nous étions ravis de capturer la toute première lumière optique de cette courte rafale de rayons gamma – quelque chose qui est encore pratiquement impossible à faire sans un télescope robotique », a déclaré Mondel. « Notre découverte ouvre un nouvel espoir pour les prochaines études du ciel à l’aide de télescopes tels que l’observatoire LSST Rubin, dans lequel nous pourrions trouver des signaux de centaines de milliers de ces étoiles à neutrons à longue durée de vie avant qu’elles ne s’effondrent dans des trous noirs. »

« L’équipe a trouvé des preuves d’une étoile à neutrons supermassive stable, ce qui est une découverte vraiment importante », a déclaré Stefano Covino, astronome à l’Observatoire astronomique de Brera à Milan, qui n’a pas participé à la recherche.

Il a déclaré que les travaux pourraient fournir de nouvelles informations sur la structure interne des étoiles à neutrons, qui contiennent vraisemblablement un noyau de matière exotique, bien que la forme exacte que cela prend soit inconnue.

Les résultats ont été publiés dans Journal astrophysique.