En 2019, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ont capté un signal provenant de la fusion d'objets lointains. L'un d'eux était un trou noir de 23 masses solaires. Le second ne pesait que 2,5 masses solaires — et c'est étrange.
En général, les étoiles à neutrons ne dépassent pas deux masses solaires : au-delà, elles s'effondrent en trou noir. Les trous noirs, eux, sont rarement plus légers que cinq masses solaires. Entre ces valeurs se trouve un « vide », et l'objet mystérieux s'y est logé.
Les auteurs de la nouvelle étude proposent une explication. Si la deuxième étoile est une étoile à neutrons, mais avec une rotation très rapide, la force centrifuge l'aide à ne pas s'effondrer. Dans son noyau, à une telle densité, naissent des hypérons — des particules semblables aux neutrons, mais avec des quarks plus lourds. Ils rendent la matière de l'étoile plus molle, et l'étoile se comprime plus facilement. Mais la rotation rapide compense cette mollesse.
Cependant, il y a un piège : la rotation peut provoquer des oscillations dangereuses — les modes r. Si on ne les amortit pas, l'étoile perd de l'énergie et s'effondre. Le salut vient de la friction interne, ou viscosité de volume. Elle naît des interactions faibles entre les hypérons et agit comme un amortisseur, calmant les oscillations.
Les calculs montrent que si l'étoile tourne assez vite (des centaines de tours par seconde) et a eu le temps de refroidir à une certaine température, la viscosité amortit les modes r. L'étoile reste alors stable pendant des millions d'années. Cela explique pourquoi le deuxième objet de GW190814 pourrait être une étoile à neutrons, et non un trou noir.
Ainsi, un signal mystérieux venu de l'espace aide à comprendre comment la matière se comporte dans les endroits les plus denses de l'Univers. Peut-être que la nature sait créer des étoiles à neutrons plus massives que ce que l'on pensait — si elles tournent vite et contiennent des particules étranges.
Si une étoile à neutrons de la taille d'une ville tournait à 1000 tours par seconde, un point à son équateur se déplacerait à environ 20% de la vitesse de la lumière.
Dans le roman « L'Œuf du Dragon » de Robert Forward, on décrit la vie à la surface d'une étoile à neutrons, où la gravité est des milliards de fois plus forte que sur Terre.