Le noyau atomique ressemble à une gouttelette entourée d'une fine pellicule : la « peau » de neutrons d'étoile à neutrons. À l'intérieur de la goutte, protons et neutrons sont mélangés uniformément, mais à l'extérieur, comme la crème sur le lait, se forme une couche où les neutrons sont nettement plus nombreux. L'épaisseur de cette crème — quelques dixièmes de femtomètre (soit un million de fois plus petit que la taille de l'atome lui-même) — varie d'un noyau à l'autre et dépend de la force avec laquelle les neutrons se repoussent.

La même force qui gonfle la peau de neutrons dans le noyau de plomb détermine si une étoile mourante se comprime en une ville de la taille de Moscou ou en une sphère d'une dizaine de kilomètres de diamètre. Les astronomes ne peuvent pas prélever de la matière d'une étoile à neutrons à la cuillère, mais ils peuvent mesurer sa masse et son rayon grâce aux sursauts et aux ondes gravitationnelles. Et les physiciens sur Terre « tâtent » la peau de neutrons en bombardant les noyaux avec des électrons accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière, ou en observant comment le noyau oscille dans un champ électrique.

Lorsque des dizaines de ces mesures sont rassemblées et soumises à une analyse bayésienne (une méthode statistique qui prend en compte toutes les incertitudes), une équation d'état se dessine : une formule reliant la pression et la densité dans la matière neutronique. Cette équation s'applique aussi bien à la « crème » nucléaire qu'aux blocs de plusieurs kilomètres dans l'espace. Elle indique à quel point une étoile à neutrons sera « molle » ou « dure » : une étoile molle s'effondre rapidement en trou noir, tandis qu'une étoile dure reste grande et massive. Les dernières données penchent vers une matière assez dure, ce qui signifie que les étoiles à neutrons les plus lourdes pourraient être nettement plus grandes qu'on ne le pensait auparavant.

Ainsi, les laboratoires terrestres deviennent un pont vers les étoiles : cette fameuse crème sur le noyau de plomb, que les physiciens mesurent au centième de femtomètre près, fait écho aux dimensions des lointaines étoiles mortes. Et chaque précision sur l'épaisseur de la peau est un pas vers la compréhension de ce qui se passe dans les recoins les plus denses de l'Univers.