30 faits amusants sur Étoiles à neutrons

Quel physicien a découvert le neutron en 1932 ?

L'idée d'astres faits de neutrons est née aussitôt après cette découverte, mais il a fallu attendre 1967 pour en observer un, sous la forme d'un pulsar.

Quelle étudiante d'Antony Hewish a découvert en 1967 le premier pulsar, PSR B1919+21 ?

C'est seulement grâce à cette émission pulsée que l'étude des étoiles à neutrons a pris son essor, bien après leur invention sur le papier.

À quel objet microscopique, en version géante, compare-t-on souvent une étoile à neutrons ?

La comparaison a ses limites : la cohésion de l'astre est due à la gravitation, et il est structuré en couches de composition et de densité différentes.

Quel « effet » fait qu'un observateur bien placé voit pulser l'émission d'un pulsar ?

Un mince pinceau de radiations part le long de l'axe magnétique de l'astre ; on ne le capte que si l'on se trouve à peu près dans sa direction.

Quel est, en kilomètres, le diamètre d'une étoile à neutrons ?

Dans ce volume minuscule tient pourtant une masse supérieure à celle du Soleil : le résidu compact n'a d'étoile que le nom.

Quel élément incapable de fusionner compose le cœur d'une étoile massive avant qu'il s'effondre ?

À ce stade, la pression ne peut plus équilibrer la gravité : le cœur se contracte et ses constituants se transforment en neutrons.

Quelle hauteur les montagnes d'une étoile à neutrons ne peuvent-elles pas dépasser ?

Au-delà, le relief s'effondrerait sous son propre poids, tant le champ de gravitation est intense : ces astres sont des objets extrêmement sphériques.

À quelle cadence une étoile à neutrons tourne-t-elle sur elle-même à sa naissance ?

Elle naît aussi avec un champ magnétique très intense : rotation rapide et magnétisme sont les deux ingrédients de l'émission pulsée.

Dans quel rémanent de la supernova historique SN 1054 un pulsar a-t-il été identifié ?

Cette identification a prouvé que les étoiles à neutrons sont bien produites lors de l'explosion des supernovæ, comme on le supposait depuis les années 1930.

Quel type d'évènement lumineux est AT 2017gfo, né d'une fusion d'étoiles à neutrons en 2017 ?

Repéré une dizaine d'heures après le signal d'ondes gravitationnelles, cet évènement transitoire a vu son spectre évoluer rapidement vers le rouge.

Quelle interaction entre nucléons, répulsive à haute densité, soutient une étoile à neutrons ?

C'est elle qui empêche l'astre de s'effondrer davantage, alors que sa cohésion, elle, est due à la gravitation.

Quelle collaboration a annoncé le signal GW170817 aux côtés de LIGO, le 16 octobre 2017 ?

Le signal avait été détecté le 17 août 2017 sur les trois sites, deux mois avant l'annonce publique.

Pour quelle planète Albert Einstein a-t-il calculé la précession relativiste du périastre ?

Ce calcul expliquait des irrégularités de l'orbite restées incomprises ; le même effet se mesure aujourd'hui, bien plus marqué, dans les pulsars binaires.

Dans quel domaine rayonne une étoile à neutrons qui arrache de la matière à sa compagne ?

Cette émission peut être pulsée ou continue ; hors pulsars, c'est surtout par de telles sources binaires que l'on repère ces astres.

Comment appelle-t-on les brusques variations de la vitesse angulaire d'un pulsar ?

Avec le ralentissement progressif de l'astre, ces sursauts renseignent sur l'ordre de grandeur de son champ magnétique et sur l'état de son intérieur.

Combien de masses solaires pesait la supergéante dont le cœur devient une étoile à neutrons ?

Trop légère, l'étoile ne connaît pas un tel effondrement ; trop lourde, elle donne naissance à un trou noir.

Dans quel état se trouvent les neutrons qui composent l'intérieur d'une étoile à neutrons ?

On y trouve aussi, en proportions plus modestes, des protons et des électrons ; la région la plus centrale reste, elle, mal connue.

Quel signal reste seul décelable pour une étoile à neutrons isolée qui ne pulse pas ?

Un tel astre est donc nettement plus difficile à détecter, et la grande majorité des étoiles à neutrons connues l'ont été sous la forme de pulsars.

En quelle année Albert Einstein a-t-il prédit l'existence des ondes gravitationnelles ?

Leur première mise en évidence est venue d'un pulsar binaire, dont l'orbite s'use lentement ; l'observation directe a attendu 2015.

Environ combien d'étoiles à neutrons étaient connues en 2019 ?

Plus de 2 700 d'entre elles avaient été détectées sous la forme de pulsars, les autres sous la forme de sources de rayons X.

Avec qui Joseph Taylor a-t-il reçu le Nobel de physique pour le pulsar binaire PSR B1913+16 ?

Les deux découvreurs ont mis en évidence le rayonnement gravitationnel de ce couple d'astres, dont la période orbitale baisse peu à peu.

Quel télescope spatial a suggéré que la fusion du 17 août 2017 avait laissé un trou noir ?

Le flux de rayons X mesuré serait faible pour une étoile à neutrons ; avec une masse estimée à 2,74 masses solaires, la nature de l'objet reste indéterminée.

La croûte externe d'une étoile à neutrons a la même composition que l'intérieur de quel astre ?

On y trouve des noyaux très ionisés et des électrons libres ; plus bas, la densité croissante enrichit peu à peu ces noyaux en neutrons.

De quels trois quarks un neutron est-il constitué ?

Le quark « up » porte une charge égale aux 2/3 de celle du proton, le quark « down » une charge de -1/3 : leur somme est nulle dans le neutron.

Grâce à quelles sondes posées sur Mars l'effet Shapiro, prédit en 1964, a-t-il été détecté ?

Cet effet modifie l'intervalle entre les pulsations reçues d'un pulsar dont les signaux passent près d'un compagnon, et donne la masse de ce dernier.

Quel télescope spatial a capté le sursaut gamma GRB 170817A avec son instrument GBM ?

Le sursaut est arrivé environ 1,74 seconde après le début du signal d'ondes gravitationnelles ; l'observatoire INTEGRAL l'a enregistré lui aussi.

Dans quelle galaxie s'est produite la fusion d'étoiles à neutrons détectée le 17 août 2017 ?

L'évènement y a été détecté à la fois sous forme d'ondes gravitationnelles et sous forme lumineuse, ce qui n'était jamais arrivé auparavant.

Combien d'observatoires, au sol et dans l'espace, ont suivi la fusion GW170817 d'août 2017 ?

Ces observatoires s'ajoutaient aux détecteurs d'ondes gravitationnelles eux-mêmes ; jamais un tel signal n'avait eu de contrepartie électromagnétique.

Lequel de ces nombres est un « nombre magique » de la physique nucléaire ?

Les noyaux qui comptent un tel nombre de protons ou de neutrons sont plus stables, ce qui pèse sur la composition de la croûte des étoiles à neutrons.

Quel mécanisme de nucléosynthèse a forgé des éléments lourds lors de la fusion du 17 août 2017 ?

Les spectres ultraviolet, visible et proche infrarouge l'ont montré : une part significative des éléments lourds serait produite par de telles fusions.