Magnetars Neutron Stars avec un coup de pied

Les étoiles à neutrons sont des objets étranges et énigmatiques dans la galaxie. Ils ont été étudiés pendant des décennies car les astronomes obtiennent de meilleurs instruments capables de les observer. Pensez à une boule solide et tremblante de neutrons serrés ensemble dans un espace de la taille d'une ville. 

Une classe d'étoiles à neutrons en particulier est très intrigante; on les appelle des "magnétars". Le nom vient de ce qu'ils sont: des objets aux champs magnétiques extrêmement puissants. Alors que les étoiles à neutrons normales elles-mêmes ont des champs magnétiques incroyablement puissants (de l'ordre de 10¹² Gauss, pour ceux d'entre vous qui aiment garder une trace de ces choses), les magnétars sont beaucoup plus puissants. Les plus puissants peuvent être supérieurs à un TRILLION de Gauss! Par comparaison, l'intensité du champ magnétique du Soleil est d'environ 1 Gauss; l'intensité de champ moyenne sur Terre est d'un demi-Gauss. (Un Gauss est l'unité de mesure utilisée par les scientifiques pour décrire la force d'un champ magnétique.)

Création de Magnetars

Alors, comment se forment les magnétars? Cela commence par une étoile à neutrons. Ceux-ci sont créés lorsqu'une étoile massive manque de carburant hydrogène pour brûler dans son cœur. Finalement, l'étoile perd son enveloppe extérieure et s'effondre. Le résultat est une énorme explosion appelée supernova.

Pendant la supernova, le noyau d'une étoile supermassive est entassé dans une balle à seulement environ 40 kilomètres (environ 25 miles) de diamètre. Lors de la dernière explosion catastrophique, le noyau s'effondre encore plus, créant une boule incroyablement dense d'environ 20 km ou 12 miles de diamètre.

Cette pression incroyable fait que les noyaux d'hydrogène absorbent les électrons et libèrent les neutrinos. Ce qui reste après l'effondrement du noyau est une masse de neutrons (qui sont des composants d'un noyau atomique) avec une gravité incroyablement élevée et un champ magnétique très puissant. 

Pour obtenir un magnétar, vous avez besoin de conditions légèrement différentes lors de l'effondrement du noyau stellaire, ce qui crée le noyau final qui tourne très lentement, mais qui a également un champ magnétique beaucoup plus fort. 

Où trouvons-nous les magnétars?

Quelques dizaines de magnétars connus ont été observés, et d'autres possibles sont encore à l'étude. Parmi les plus proches, on en trouve un dans un amas d'étoiles à environ 16 000 années-lumière de nous. L'amas s'appelle Westerlund 1 et contient certaines des étoiles de séquence principale les plus massives de l'univers. Certains de ces géants sont si grands que leur atmosphère atteindrait l'orbite de Saturne, et beaucoup sont aussi lumineux qu'un million de soleils.

Les étoiles de cet amas sont assez extraordinaires. Avec tous 30 à 40 fois la masse du Soleil, cela rend également l'amas assez jeune. (Les étoiles plus massives vieillissent plus rapidement.) Mais cela implique également que les étoiles qui ont déjà quitté la séquence principale contenaient au moins 35 masses solaires. Ce n'est pas en soi une découverte surprenante, mais la détection qui a suivi d'un magnétar au milieu de Westerlund 1 a envoyé des tremblements à travers le monde de l'astronomie.

Classiquement, les étoiles à neutrons (et donc les magnétars) se forment lorsqu'une étoile de 10 à 25 masses solaires quitte la séquence principale et meurt dans une supernova massive. Cependant, comme toutes les étoiles de Westerlund 1 se sont formées à peu près en même temps (et que la masse est le facteur clé du taux de vieillissement), l'étoile d'origine devait avoir plus de 40 masses solaires.

On ne sait pas pourquoi cette étoile ne s'est pas effondrée dans un trou noir. Une possibilité est peut-être que les magnétars se forment d'une manière complètement différente des étoiles à neutrons normales. Peut-être qu'une étoile compagnon interagissait avec l'étoile en évolution, ce qui lui faisait dépenser une grande partie de son énergie prématurément. Une grande partie de la masse de l'objet aurait pu s'échapper, laissant trop peu de place pour évoluer complètement vers un trou noir. Cependant, aucun compagnon n'a été détecté. Bien sûr, l'étoile compagnon aurait pu être détruite lors des interactions énergétiques avec l'ancêtre du magnétar. Il est clair que les astronomes doivent étudier ces objets pour mieux les comprendre et comment ils se forment.

Intensité du champ magnétique

Quelle que soit la naissance d'un magnétar, son champ magnétique incroyablement puissant est sa caractéristique la plus déterminante. Même à des distances de 600 miles d'un magnétar, l'intensité du champ serait si grande qu'elle déchirerait littéralement les tissus humains. Si le magnétar flottait à mi-chemin entre la Terre et la Lune, son champ magnétique serait suffisamment puissant pour soulever des objets métalliques tels que des stylos ou des trombones de vos poches, et démagnétiser complètement toutes les cartes de crédit sur Terre. Ce n'est pas tout. L'environnement de rayonnement autour d'eux serait extrêmement dangereux. Ces champs magnétiques sont si puissants que l'accélération des particules produit facilement des émissions de rayons X et des photons de rayons gamma, la lumière à énergie la plus élevée de l'univers.

Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.