rémanent stellaire

Dans la famille stellaire de la galaxie du Phénix, il y a cinq vieux amas globulaires, et le sixième enfant a longtemps été considéré comme un enfant trouvé.

Un rayon de lumière passant près d'un corps massif le contourne, comme un coureur contourne le virage d'un stade. Pour une étoile à neutrons, cet angle de déviation est généralement considéré comme identique à celui d'une masse ponctuelle.

Une naine blanche est l'ancien noyau d'une étoile comme le Soleil, comprimé à la taille de la Terre. Une cuillère à café de sa matière pèserait plusieurs tonnes. Une étoile à neutrons est un résidu encore plus dense : une ville de la taille de Manhattan, mais avec une masse supérieure à celle du Soleil.

Le six août 1181, des astronomes chinois remarquèrent une nouvelle étoile dans la constellation de Cassiopée. Elle brilla pendant 185 jours, s'éteignant lentement, puis disparut, ne laissant qu'une trace dans les annales.

Trois millisecondes avant la fusion. Un immense trou noir en rotation frénétique attire une étoile à neutrons — une boule de la taille d'une ville mais d'une masse équivalente à une fois et demie celle du Soleil. Les forces de marée étirent l'étoile en un filament aussi fin qu'une aiguille et dispersent la matière.

Il faut presque deux mois au couple stellaire J05+50 pour boucler une orbite autour de leur centre commun. Depuis la Terre, il apparaît comme un point faible dans la constellation d’Hercule, à 4625 parsecs de nous. La photométrie de l’étoile binaire ne montre qu’un lent balancement de luminosité, tel le pouls d’un cœur géant.

Les étoiles à neutrons — vestiges de supernovae — sont parmi les objets les plus denses de l'Univers. Leur densité centrale dépasse de plusieurs fois la densité nucléaire, et leur gravité n'est surpassée que par les trous noirs.

Au centre de la Voie lactée, comme une poupée russe dans une autre, se cache un trou noir supermassif, entouré d'un essaim d'étoiles et d'une coquille invisible de matière noire. Cette coquille, ou « pic », devrait en théorie être très dense près de l'horizon.

Dans l'Univers, les civilisations sont séparées non seulement par la distance, mais aussi par un gouffre temporel. Chercher leurs traces s'apparente à l'archéologie : au lieu de ruines de palais, on trouve des nuages de poussière cosmique.

Dans la famille des résidus ultra-denses d'étoiles mortes, un vide a longtemps béé. Les étoiles à neutrons — des toupies fulgurantes de la taille d'une ville — dépassent rarement deux masses solaires. Les trous noirs commencent aux alentours de cinq masses solaires. Entre les deux, un « gouffre » où l'on n'a trouvé aucun objet pendant des décennies.

Les trous noirs sont de deux sortes : les minuscules, vestiges d'explosions de supernovae, et les géants au cœur des galaxies. Mais où sont passés les intermédiaires, de quelques centaines à quelques milliers de masses solaires ?

Une poignée de sable pesant le poids d'une petite montagne — c'est à peu près ce que sont les strangelets, de minuscules amas de « matière étrange » de quarks, où les particules sont compressées à des densités inimaginables. Dans une nouvelle étude, des astrophysiciens ont vérifié si de tels objets pouvaient exister dans la nature et à quoi ils ressembleraient.

Dans le plasma incandescent de l'univers naissant, alors que l'espace lui-même vibrait encore de l'écho du Big Bang, des objets défiant la gravité elle-même ont pu surgir. Non pas les familiers trous noirs — mais des géants électriquement chargés, les astrones.

Le phare clignote régulièrement une fois par seconde. S'il se déplace en cercle, ses éclats arrivent tantôt un peu plus tôt, tantôt un peu plus tard – et trahissent un compagnon invisible. C'est exactement ainsi que les astronomes ont démasqué le compagnon caché de l'étoile IY Lyrae.

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.

Chaque seconde, nous sommes traversés par des projectiles invisibles venus des profondeurs du cosmos. Ce sont les rayons cosmiques — des noyaux atomiques propulsés à des vitesses presque indiscernables de la vitesse de la lumière. Leur énergie dépasse de centaines de millions de fois celle accessible à nos accélérateurs les plus puissants.

Une étoile pesant cent mille soleils vit de manière brillante mais brève. Sa fin est une contraction rapide en trou noir. Mais juste avant la fin, elle parvient à s'envelopper d'un cocon gazeux dense.

Lorsqu'un noyau atomique lourd se brise, il ne se sépare pas en deux moitiés régulières. D'abord, deux fragments apparaissent, semblables à des poires pressées l'une contre l'autre par leurs extrémités étroites. Ensuite, le point de jonction commence à s'aplatir — comme si deux gouttes fusionnaient et que la surface s'aplanissait rapidement.

Toutes les 15 heures, dans une constellation située à 57 années-lumière de nous, se produit une petite éclipse solaire. La minuscule naine blanche — une étoile de la taille de la Terre mais plus lourde que le Soleil — plonge derrière le disque de la naine rouge.

Le centre de notre Galaxie est une cuisine bondée où plusieurs plats mijotent en même temps, et la vapeur se mêle en un seul nuage. Les rayons X du rémanent d'une étoile explosée, du vent stellaire autour du trou noir supermassif et du gaz chaud entre les étoiles se superposent.

Quand deux corps massifs entrent en collision, ils ne restent pas toujours sur place. Lors d'une fusion, les trous noirs reçoivent un coup de pied puissant — comme le recul d'un coup de feu, mais au lieu de la poudre, c'est la courbure de l'espace qui travaille.

La densité au centre d'une étoile à neutrons est telle qu'une cuillère à café de sa matière pèserait autant qu'une montagne. Les physiciens cherchent depuis longtemps à comprendre à quel point une telle étoile peut être massive avant de s'effondrer en trou noir.

Dans le nuage de gaz laissé par l'explosion d'une étoile (ce qu'on appelle un rémanent de supernova), des astronomes ont remarqué une lettre S géante et lumineuse. Elle a été créée par deux jets de matière surchauffée éjectés lors de la catastrophe.

Un morceau de sucre posé sur une soucoupe à côté d'une tasse de thé brûlant. Si on le laisse tomber dans le thé, il se dissout en quelques minutes. Mais si on l'y plonge lentement, le sucre fond peu à peu, cédant sa douceur à la boisson. C'est un peu ce qui se passe dans deux paires d'étoiles récemment découvertes, sauf que le sucre est remplacé par une naine brune et le thé par une étoile.

Une étoile de matière noire est un océan invisible de particules ultralégères, dont l'existence fut soupçonnée par Fritz Zwicky dès les années 1930. Dans cet océan plonge une étoile à neutrons — une petite boule incroyablement dense. La friction contre la matière noire, comme contre l'eau, accélère sa chute vers le centre.

Le neutron est la particule qui compose principalement les étoiles à neutrons. En lui-même, il est instable : un neutron libre vit environ quinze minutes, puis se désintègre en proton, électron et antineutrino.

Une vieille étoile semblable au Soleil, en fin de vie, se contracte en une naine blanche — une boule dense de la taille de la Terre. Ensuite, elle ne fait que refroidir, comme des braises dans un feu. Mais certaines naines blanches restent étrangement chaudes pendant des milliards d'années.

Au fin fond de l'espace, un nuage de gaz ressemble à un collier orné de perles brillantes. C'est la nébuleuse du Collier, les restes d'une étoile qui, autrefois, s'est gonflée et a englouti sa voisine. Au centre subsiste un duo : une petite étoile chaude et son compagnon gonflé, riche en carbone.

La lumière d'une source lointaine, en passant près d'une étoile à neutrons, se courbe comme le faisceau d'une lampe de poche dans un miroir déformant. Les astrophysiciens ont mené une expérience numérique : ils ont lancé des rayons en arrière, de l'observateur vers l'étoile, et ont observé quelle image un télescope verrait.

Deux étoiles tourbillonnent dans une danse rapprochée. L'une est une étoile à neutrons, une sphère ultra-dense de la taille d'une ville mais avec une masse d'une fois et demie celle du Soleil. L'autre est une étoile ordinaire qui gonfle et transfère sa matière à sa voisine.

Les sursauts gamma courts sont des explosions colossales qui, en une fraction de seconde, libèrent une énergie comparable à celle que notre Soleil émettra sur des milliards d'années.

Une étoile à neutrons est le résidu compressé d'un astre : une montagne de matière dans un volume minuscule. Si de la matière noire — cette substance invisible qui maintient les galaxies — s'y accumule, elle peut, sous certaines conditions, signer sa perte.

Au centre de la galaxie NGC 1600, située à 200 millions d'années-lumière de nous, les astronomes ont remarqué un amas d'étoiles dense. Il apparaissait comme un nœud brillant sur le fond d'une lueur diffuse, ce qui était inattendu.

La collision de deux étoiles à neutrons est un choc qui s'entend dans tout l'Univers. Les détecteurs d'ondes gravitationnelles captent les ondulations de l'espace-temps, mais le son le plus intéressant commence après l'impact : le résidu de la fusion, une étoile à neutrons hypermassive en rotation rapide, continue de vibrer…

Quatre heures cinquante-huit minutes. À ce rythme, tel un métronome, quelque chose passe devant la naine blanche ZTF J1944+4557, assombrissant sa lumière d'un tiers, parfois de près de la moitié.