Montagnes sur les étoiles à neutrons : comment le champ magnétique et l'accrétion sculptent le relief ✛
Le sculpteur façonne des montagnes avec des champs magnétiques et de la chaleur, mais la pierre résiste. Une étoile à neutrons — résidu superdense d'une explosion de supernova — dans un système binaire aspire de la matière de l'étoile voisine. Cette matière qui tombe chauffe la croûte de l'étoile de manière inégale, et le champ magnétique la tire de l'intérieur. Ensemble, ils créent des déformations : de minuscules « montagnes » à la surface, à cause desquelles l'étoile commence à émettre des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps.
Jusqu'à présent, ces effets étaient considérés séparément : certains modèles ne tenaient compte que des contraintes magnétiques, d'autres uniquement du chauffage, d'autres encore seulement de l'élasticité de la croûte. Le nouveau travail les réunit pour la première fois dans une même image. Les auteurs ont construit un modèle d'étoile à neutrons d'une masse de 1,4 masse solaire, composée d'un noyau liquide, d'une croûte élastique et d'un océan. Le champ magnétique est considéré comme émergeant des pôles, et son influence est prise en compte par la force agissant sur les particules chargées. Le chauffage de la croûte est calculé à partir des équations de transfert de chaleur en tenant compte des réactions nucléaires.
La déformation maximale que la croûte peut supporter correspond à une excentricité d'environ 7×10⁻¹¹. C'est comme une bosse de moins d'un millimètre sur une boule de 12 kilomètres de rayon — une boule de billard parfaitement polie. Ces « montagnes » font émettre à l'étoile des ondes gravitationnelles continues, mais leur amplitude est inférieure à la sensibilité des détecteurs actuels LIGO, Virgo et KAGRA.
En revanche, les futurs détecteurs de troisième génération, comme le télescope Einstein ou Cosmic Explorer, pourront les entendre. Les résultats aideront à sélectionner des cibles pour la recherche d'ondes gravitationnelles provenant d'étoiles à neutrons dans les binaires X de faible masse. Le sculpteur poursuit son travail, mais désormais nous savons comment le champ magnétique et la chaleur sculptent le relief sur la surface la plus dure de l'Univers.
La déformation maximale que la croûte d'une étoile à neutrons peut supporter correspond à une « montagne » de moins d'un millimètre de haut sur un objet de 12 kilomètres de rayon — c'est comme une petite bosse sur une boule de billard parfaitement polie.