Une casserole de bouillie qui bout à feu vif : les bulles remontent les grains du fond à la surface. Un mécanisme similaire opère sur une étoile à neutrons. Accumulant hydrogène et hélium de l'étoile voisine, elle déclenche de temps à autre une explosion nucléaire puissante — un sursaut X. Dans cette nouvelle étude, les astrophysiciens ont modélisé comment, lors d'un tel sursaut, le rayonnement arrache les couches supérieures et emporte dans l'espace les éléments tout juste synthétisés.
Le télescope NICER à bord de l'ISS a remarqué dans les spectres de ces sursauts des raies d'absorption qui indiquent la présence d'éléments comme le silicium, le soufre et même le fer. Les auteurs ont testé l'idée qu'il s'agit de « cendres » issues de la combustion thermonucléaire, éjectées par un vent puissant. Grâce au code d'évolution stellaire MESA, ils ont calculé des dizaines de scénarios, en faisant varier la profondeur à laquelle le carburant s'enflamme et la manière dont les couches se mélangent.
Il s'avère que le vent peut effectivement soulever des noyaux allant du carbone au fer. Mais le résultat dépend fortement de la manière dont on décrit la convection — le mélange turbulent du plasma brûlant. Si la convection pénètre profondément, elle remonte plus d'éléments lourds à la surface. Si on la limite par des « frontières » spéciales, le vent reste presque pur en hélium. Ce mécanisme agit comme une fenêtre sur les entrailles de l'étoile à neutrons : la composition de la matière éjectée permet de déduire ce qui se passe à des centaines de mètres sous la surface éblouissante. Ainsi, les « cendres » nucléaires projetées dans l'espace racontent les processus violents cachés aux observations directes.
Une étoile à neutrons de la taille d'une ville contient une masse comparable à celle du Soleil. Une cuillère à café de sa matière pèserait comme le mont Everest.