La «veuve noire» est l’étoile à neutrons la plus lourde après avoir dévoré son compagnon stellaire

Appelées étoiles à neutrons, les restes denses et effondrés d’une étoile massive pèsent plus de deux fois la masse de notre soleil, ce qui en fait l’étoile à neutrons la plus lourde connue à ce jour. L’objet tourne 707 fois par seconde, ce qui en fait également l’une des étoiles à neutrons à rotation la plus rapide de la Voie lactée.

L’étoile à neutrons est connue sous le nom de veuve noire parce que, tout comme ces arachnides connus pour araignées femelles qui consomment des partenaires mâles beaucoup plus petits après l’accouplement, l’étoile a déchiqueté et dévoré presque toute la masse de son étoile compagne.

Ce festin stellaire a permis à la veuve noire de devenir l’étoile à neutrons la plus lourde observée jusqu’à présent.

Les astronomes ont pu peser l’étoile, appelée PSR J0952-0607, en utilisant le télescope sensible Keck à l’observatoire WM Keck sur Maunakea à Hawaï.

Le spectromètre imageur à basse résolution de l’observatoire a enregistré la lumière visible de l’étoile compagnon déchiquetée, qui brillait en raison de sa chaleur élevée.

L’étoile compagne a maintenant à peu près la taille d’une grosse planète gazeuse, soit 20 fois la masse de Jupiter. Le côté de l’étoile compagne qui fait face à l’étoile à neutrons est chauffé à 10 700 degrés Fahrenheit (5 927 degrés Celsius) – suffisamment chaud et brillant pour être vu par un télescope.

Selon l’auteur de l’étude Roger W. Romani, professeur de physique à Université de Stanford en Californie.

Cette étoile à neutrons particulière est l’objet le plus dense en vue de la Terre, selon les chercheurs.

Les astronomes ont observé une étoile faible (cercle vert) qui a été dépouillée de presque toute sa masse par une étoile à neutrons invisible.  L'étoile dépouillée est beaucoup plus faible et plus petite qu'une étoile ordinaire (en haut).

“Nous savons à peu près comment la matière se comporte aux densités nucléaires, comme dans le noyau d’un atome d’uranium”, a déclaré le co-auteur de l’étude, Alex Filippenko, dans un communiqué. Filippenko détient le double titre de professeur d’astronomie et éminent professeur de sciences physiques à l’Université de Californie, Berkeley.

“Une étoile à neutrons est comme un noyau géant, mais lorsque vous avez une masse solaire et demie de ce genre de choses, soit environ 500 000 masses terrestres de noyaux tous accrochés ensemble, on ne sait pas du tout comment ils se comporteront.”

Une étoile à neutrons comme PSR J0952-0607 est appelée un pulsar parce qu’en tournant, l’objet agit comme un phare cosmique, émettant régulièrement de la lumière par le biais d’ondes radio, de rayons X ou de rayons gamma.

Des astronomes détectent des ondes gravitationnelles créées par une collision massive d'étoiles à neutrons

Les pulsars normaux tournent et clignotent environ une fois par seconde, mais celui-ci pulse des centaines de fois par seconde. C’est parce que l’étoile à neutrons devient plus excitée à mesure qu’elle enlève la matière de l’étoile compagne.

“Dans un cas d’ingratitude cosmique, le pulsar de la veuve noire, qui a dévoré une grande partie de son compagnon, chauffe et évapore maintenant le compagnon jusqu’à des masses planétaires et peut-être une annihilation complète”, a déclaré Filippenko.

Les astronomes ont d’abord découvert l’étoile à neutrons en 2017, et Filippenko et Romani ont étudié des systèmes similaires de veuve noire pendant plus d’une décennie. Ils ont essayé de comprendre à quel point les étoiles à neutrons peuvent devenir grandes. Si les étoiles à neutrons deviennent trop lourdes, elles s’effondrent et deviennent des trous noirs.

L’étoile PSR J0952-0607 fait 2,35 fois la masse du soleil, ce qui est maintenant considéré comme la limite supérieure pour une étoile à neutrons, ont déclaré les chercheurs.

“Nous pouvons continuer à chercher des veuves noires et des étoiles à neutrons similaires qui patinent encore plus près du bord du trou noir. Mais si nous n’en trouvons pas, cela renforce l’argument selon lequel 2,3 masses solaires est la véritable limite, au-delà de laquelle elles deviennent des trous noirs. “, a déclaré Filippenko.

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