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[EN VIDÉO] Sursauts gamma : des collisions d’étoiles à neutrons illuminent l’Univers Les sursauts gamma sont les évènements les plus lumineux de l’Univers dans le domaine des ondes électromagnétiques. On peut en observer un par jour en moyenne sur la voûte céleste et ils surviennent dans des galaxies lointaines. Il en existe deux types, les courts et les longs. Cette vidéo explique la nature des sursauts courts.
Les étoiles à neutrons sont des astres exotiques dont l’existence a été prédite au cours des années 1930. Elles peuvent se former lorsqu’une étoile dépasse les 8 masses solaires. Il arrive alors un moment où les réactions thermonucléaires produisant la pression de rayonnement s’opposant à l'<a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/developpement-durable-eboulement-6515/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Éboulement" data-number data-copy="Un effondrement ou un écroulement est une désolidarisation soudaine et brutale d’une structure naturelle (falaise) ou artificielle (mur, bâtiment) avec chute des matériaux.
Lorsque cet écroulement concerne des roches cohérentes, on peut aussi parler d’éboulement rocheux.
Le résultat de cette…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/f/6/7/f678fd3677_50035322_eboulement-cmic-blog-cc-nc-2.jpg” data-url=”/planete/definitions/developpement-durable-eboulement-6515/” data-more=”Lire la suite”>effondrement
Extrait du…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/a/9/4/a940132305_50034136_supernova1987a.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-supernova-60/” data-more=”Lire la suite”>supernova de type II. Dans bien des cas, il ne reste plus alors qu’un astre compact rassemblant dans un volume de quelques dizaines de kilomètres de diamètre environ une masse solaire (dans les autres, c’est un trou noir qui se forme). La contraction force une majorité des électrons et des protons du noyau ferreux de l’étoile avant l’explosion à se combiner en suivant une réaction de désintégration bêta inverse, ce qui produit des neutrons, d’où le nom de ces étoiles exotiques.
Les premiers travaux, posant le socle sur lequel les théories des étoiles à neutrons et celle de l’effondrement gravitationnel conduisant à la formation d’un trou noir seront construites à la fin des années 1950 et au début des années 1960, remontent à 1939 et on les doit à Robert Oppenheimer. Il s’agit des articles écrits en collaboration avec ses étudiants de l’époque : « On Massive Neutron Cores », avec Georges Volkoff, et « On Continued Gravitational Contraction », avec Hartland Snyder.
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Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ? Quelle différence entre ces étoiles et notre Soleil ? Les explications de Roland Lehoucq, astrophysicien au CEA. Une vidéo co-réalisée avec L’Esprit Sorcier. © CEA Recherche
Des pulsars aux magnétars
Il faudra tout de même attendre 1967, avec l’observation d’un premier pulsar par Jocelyn Bell puis son interprétation en tant qu’étoile à neutrons en rotation par Thomas Gold et Franco Pacini, pour que la communauté des astrophysiciens soit convaincue de l’existence de ces <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/etoile-astre-851/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Astre" data-number data-copy="En astronomie, un astre désigne tout corps céleste et visible par lui-même (comme le soleil) ou empruntant sa clarté à un autre corps (comme la Lune).
Voici une liste d’objets célestes pouvant être dénommé astre (non…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/6/c/c/6cc6562b02_127395_astre-c-esa-hubble-nasa.jpg” data-url=”/sciences/definitions/etoile-astre-851/” data-more=”Lire la suite”>astres fascinants aux propriétés étranges. Ils sont constitués d’une <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Matière" data-number data-copy="On désigne par le terme de matière tout ce qui compose les corps qui nous entourent, tout ce qui a une masse et un volume.
Matière organique, matière azotée, etc.
Il existe différentes familles comme :
la matière organique, qui constitue les êtres vivants (animaux ou végétaux) ou…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/7/0/e70ccaaf4a_91935_matiere.jpg” data-url=”/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/” data-more=”Lire la suite”>matière si dense qu’une cuillerée à café pèserait autant qu’une montagne sur Terre. Le champ de gravitation y est donc si intense qu’il est nécessaire de faire appel à la théorie de la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-relativite-generale-3572/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Relativité générale" data-number data-copy="La relativité générale est d'abord une généralisation aux référentiels accélérés des principes de la théorie de la relativité restreinte.
Elle apporte cependant de plus une nouvelle conception de l’espace et du temps, dans laquelle la gravitation devient une propriété géométrique de…” data-url=”/sciences/definitions/physique-relativite-generale-3572/” data-more=”Lire la suite”>relativité générale pour les décrire et ils sont même des laboratoires permettant de tester d’autres théories relativistes de la gravitation comme, par exemple, celle de la relativité intriquée.
On a découvert depuis quelques années déjà que certaines étoiles à neutrons possèdent des champs magnétiques extraordinairement intenses. On parle donc de <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-magnetar-4746/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Magnétar" data-number data-copy="Un magnétar est une étoile à neutrons possédant un champ magnétique extrêmement intense dépassant 1015 Gauss.L'origine de ce champ aussi intense serait lié à l'effet dynamo appliqué à des étoiles à neutrons en rotation suffisamment rapide.Une supernovae sur 10 donnerait naissance à un magnétar.
Lien de la NASA sur les magnétars 1.
Lien sur les magnétars 2″ data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/3/2/c/32c0c610df_50034791_xrf.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-magnetar-4746/” data-more=”Lire la définition”>magnétar pour désigner ces étoiles magnétiques. Une étoile à neutrons ordinaire est déjà fortement magnétisée car l’intensité de son <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-champ-magnetique-3878/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Champ magnétique" data-number data-copy="Le terme de champ magnétique désigne une région de l’espace soumise à l’action d’une force provenant d’un aimant. Il caractérise également l’influence d’une charge électrique en mouvement et exerce, réciproquement, son action sur les charges en mouvement.
Champ magnétique, aimant et champ…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/6/a/a/6aa47f5f22_85914_champ-magnetique.jpg” data-url=”/sciences/definitions/physique-champ-magnetique-3878/” data-more=”Lire la suite”>champ magnétique est en moyenne jusqu’à 10 milliards de fois plus intense que celui d’un <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-aimant-3883/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Aimant" data-number data-copy="Un aimant est un matériau développant naturellement un champ magnétique et capable d'attirer du fer, le nickel, le cobalt, le chrome.
Un aimant possède un pôle nord et un pôle sud. Les pôles de même nature se repoussent, ceux de natures différentes s’attirent. Les aimants sont donc des dipôles…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/5/a/1/5a1b5e0814_50034606_champ-magnetic-aimant-droit.jpg” data-url=”/sciences/definitions/matiere-aimant-3883/” data-more=”Lire la suite”>aimant de réfrigérateur. Mais un magnétar en possède un en général mille fois plus fort.
Les magnétars sont en rotation comme le <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-soleil-3727/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Soleil" data-number data-copy="Etoile centrale du système solaire.
Le Soleil est l’étoile la plus proche de la Terre, dont elle est distante d’environ 150 millions de kilomètres. Le Soleil est situé à 8,5 kparsecs du centre de la Voie lactée. Dans la classification des étoiles, le soleil est une étoile de type G2.
La masse…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/1/d/9/1d9cd1d45f_50034577_eruption.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-soleil-3727/” data-more=”Lire la suite”>Soleil et, comme toutes les étoiles à neutrons, ils possèdent une température de surface élevée. Il peut donc s’y produire des phénomènes similaires à ceux existant à la surface du Soleil avec son plasma magnétique, c’est-à-dire notamment des boucles coronales.
Des étoiles à neutrons avec des boucles coronales ?
Rappelons que les boucles coronales, de même que les <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-tache-solaire-995/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Tache solaire" data-number data-copy="Zone sombre se manifestant par intermittence sur la surface apparente du Soleil (c'est à dire sur la photosphère)
De température inférieure d’environ 1500 K à celle des régions voisines, les tâches solaires sont le siège d’un champ magnétique intense (décelé en 1908 par G.H. Hale, qui identifia…” data-url=”/sciences/definitions/univers-tache-solaire-995/” data-more=”Lire la suite”>taches solaires, sont fortement liées au champ magnétique solaire et constituent des régions actives du Soleil où les phénomènes éruptifs se déroulent le plus fréquemment avec des lignes de champs magnétiques intenses et dynamiques pouvant stocker beaucoup d’énergie avant de la libérer.
Toutefois, la surface d’une étoile à neutrons est censée être largement <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-solide-15332/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Solide" data-number data-copy="Avec notamment l’état liquide et l’état gazeux, l’état solide est l’un des états de la matière. Dans l’état solide, ions, atomes ou molécules sont fortement liés les un(e)s aux autres et ne disposent que de très peu de liberté de mouvement.
Cristaux et solides amorphes
À l’échelle…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/8/e6888a7dfb_82227_solide.jpg” data-url=”/sciences/definitions/chimie-solide-15332/” data-more=”Lire la suite”>solide et constituée de noyaux de fer alors que son intérieur est de plus en plus dominé par des neutrons tassés les uns sur les autres au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans l’étoile, jusqu’à ce que les pressions et les températures conduisent à l’apparition d’un <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-etat-matiere-15049/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="État de la matière" data-number data-copy="De manière classique, il existe trois états de la matière : solide, liquide et gaz. L’état dans lequel se trouve la matière dépend de la matière en question mais également de la température et de la pression.
Les changements d’état de la matière
Chaque changement d’état porte un nom…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/b/c/8bc72a5cd0_77844_etat-matiere.jpg” data-url=”/sciences/definitions/physique-etat-matiere-15049/” data-more=”Lire la suite”>état de la matière nucléaire encore mal compris et probablement avec la formation d’un quagma.
Toujours est-il que l’on peut tenter de mieux comprendre la structure et l’évolution des étoiles à neutrons de bien des manières, notamment en étudiant leurs émissions en rayons X, et c’est bien ce que font les astrophysiciens avec l’instrument Neutron star Interior Composition Explorer (Nicer) de la Nasa à bord de l'<a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/astronautique-station-spatiale-internationale-2571/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Station spatiale internationale" data-number data-copy="Depuis le 1er vol du Russe Youri Gagarine en 1961, les Hommes n'ont cessé d'imaginer des moyens de plus en plus innovants pour accéder et évoluer durablement dans l'espace.
La Station spatiale internationale (ISS), seule station orbitale en service, représente une étape majeure pour la…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/d/3/4/d34dc1c390_50084100_iss-01.jpg” data-url=”/sciences/definitions/astronautique-station-spatiale-internationale-2571/” data-more=”Lire la suite”>ISS.
Nicer leur a permis d’examiner de plus près un magnétar déjà repéré et du nom de SGR 1830-0645 (SGR 1830 en abrégé). Il s’était notamment signalé par une forte éruption en <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-rayon-x-1002/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Rayon X" data-number data-copy="Le rayon X est un rayonnement électromagnétique composé de photons de 5 picomètres à 10 nanomètres. Utilisé dans la cristallographie et l'imagerie médicale, il fut découvert en 1895 par le physicien Wilhelm Röntgen.
Inventé en 1895 par Wilhelm Röntgen
Invention des rayons X
La découverte des…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/d/0/d/d0d21d96c0_50034252_372px-backscatter-x-ray-image-woman-02.jpg” data-url=”/sciences/definitions/physique-rayon-x-1002/” data-more=”Lire la suite”>rayons X le 10 octobre 2020, repérée depuis l’espace par l’observatoire Neil Gehrels <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-swift-4625/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Swift" data-number data-copy="L'observatoire spatial Swift, lancé en novembre 2004 par une fusée Delta II depuis Cap Canaveral, est un projet international qui rassemble les Etats-Unis, l'Italie et la NASA.
Il a été conçu spécifiquement pour observer et étudier en rayonnement visible, gamma et X, les mystérieux sursauts…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/c/0/5/c05b221286_50034757_swift.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-swift-4625/” data-more=”Lire la suite”>Swift de la Nasa.
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Une présentation de la découverte faite avec le magnétar SGR 1830. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa’s Goddard Space Flight Center
De la tectonique des plaques sur une étoile à neutrons ?
SGR 1830 est situé quelque part dans la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-voie-lactee-3729/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Voie lactée" data-number data-copy="La Voie lactée est le nom de notre galaxie. Foyer du Système solaire, elle est de type spiral, s’étend sur environ 100.000 années-lumière et contient 100 à 400 milliards d’étoiles. À cela il faut ajouter au moins autant de planètes.
Depuis la Terre, on ne peut observer qu’une coupe transversale…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/7/7/777b761907_120668_voie-lactee-galaxie.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-voie-lactee-3729/” data-more=”Lire la suite”>Voie lactée en direction de la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-constellation-21/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Constellation" data-number data-copy="Dessin d'étoiles aléatoire dans le ciel nocturne produit par des alignements d'étoiles de différentes luminosités, et située à des distances différentes. Il y a 88 constellations – 48 étaient connues des anciens Grecs, et les 40 autres ont été ajoutées après 1600.
Ensemble de petits satellites…” data-url=”/sciences/definitions/univers-constellation-21/” data-more=”Lire la suite”>constellation de l’Écu de Sobieski (Scutum), une petite constellation qui se trouve juste à l’est de la Queue du Serpent. Comme l’expliquent la vidéo ci-dessus et une publication dans The Astrophysical Journal Letters, le regard de Swift, aussi bien que celui de Nicer, met en évidence une série d’impulsions périodiques dans le domaine des rayons X impliquant que l’étoile à neutrons détectée tourne sur elle-même toutes les 10,4 secondes environ.
Toutefois, toujours à y regarder de plus près, les impulsions se sont révélées triples et finalement doubles. La meilleure manière d’interpréter ces observations est de faire intervenir initialement trois régions particulièrement chaudes et donc brillantes car à des températures dépassant le million de degrés. En fait, la théorie au sujet de ces régions, c’est qu’il s’agit des équivalents des taches solaires et des pieds des boucles coronales du Soleil. Deux d’entre elles se seraient déplacées pour finir par fusionner, faisant passer de trois à deux ces régions particulièrement brillantes. Lors de ces déplacements la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/structure-terre-croute-terrestre-2491/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Croûte terrestre" data-number data-copy="La croûte terrestre correspond à la couche superficielle et rigide du globe. Son épaisseur est variable et dépend notamment du type de croûte en présence, puisqu'il en existe deux.
la croûte continentale forme, comme son nom l’indique, les continents. Elle est essentiellement de nature…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/d/1/7d1ca441ac_44707_def-epaisseur-croute-terrestre-usgs.jpg” data-url=”/planete/definitions/structure-terre-croute-terrestre-2491/” data-more=”Lire la suite”>croûte de l’étoile aurait fondu localement et des mouvements similaires à ceux de la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/geologie-tectonique-plaques-970/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Tectonique des plaques" data-number data-copy="La tectonique des plaques caractérise l'ensemble des mouvements des plaques plus ou moins rigides constituant la lithosphère terrestre (elles sont dites tectoniques ou lithosphériques). Elle trahit en surface les mouvements de convection ayant cours dans le manteau terrestre.
La dérive des…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/9/f/c/9fcec5bdc0_45137_plaques-tectonique-wikimediacommons-dp.jpg” data-url=”/planete/definitions/geologie-tectonique-plaques-970/” data-more=”Lire la suite”>tectonique des plaques sur Terre seraient aussi survenus en interaction avec la dynamique des boucles coronales magnétiques.
Ce qui est certain, c’est que pour la première fois on voit l’évolution de sortes de « taches solaires » à la surface d’une étoile à neutrons.
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L’explosion des étoiles très massives en supernovae gravitationnelles enrichit le milieu interstellaire avec les éléments chimiques synthétisés par fusion nucléaire, tout en donnant naissance à une étoile à neutrons ou à un trou noir par effondrement du cœur de l’étoile. La transition entre l’effondrement du cœur et l’expulsion de l’enveloppe stellaire est un défi pour la compréhension théorique des supernovae. Une expérience hydraulique conçue et réalisée au CEA a permis de reproduire par analogie un des phénomènes d’instabilité hydrodynamique qui facilite l’explosion. Cette approche expérimentale est complémentaire des simulations numériques. Découvrez cette expérience en animation ainsi que des explications détaillées sur l’explosion des supernovae et la formation des étoiles à neutrons. Ce film d’animation a été produit et co-financé par le CEA et l’ERC, et réalisé par le Studio Animéa. Conception scientifique et technique : T. Foglizzo, J. Guilet, G. Durand (CEA). © CEA Recherche
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