Les étoiles à neutrons sont des cadavres stellaires où la masse du Soleil peut se retrouver dans une sphère de quelques dizaines de kilomètres de diamètre. On soupçonne depuis des années un lien entre ces objets et les mystérieux sursauts radio rapides pouvant libérer en une fraction de seconde l'énergie émise pendant plusieurs années par le Soleil. Une nouvelle étude donne plus de poids à une vieille hypothèse, celle de séismes dans la croûte solidifiée d'une étoile à neutrons.
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Les sursauts radio rapides, Fast radio bursts ou FRB, même presque 15 ans après l'annonce de leur découverte restent mystérieux et ils occupent de temps à autre brièvement le devant de la scène comme en ce moment avec l’annonce par l’ESO de l’existence de FRB 20220610A, détecté en juin de l'année dernière grâce au radiotélescope Askap en Australie. Assez souvent tout de même, l'hypothèse qu'il s'agit d'une activité encore mal comprise d'étoiles à neutrons et en particulier de magnétars est favorisée dans les publications, notamment parce que l'on connaît environ 50 FRB qui émettent d'intenses bouffées radio de manière répétée.
Aujourd'hui, deux chercheurs de l'université de Tokyo viennent justement de publier un article que l'on peut aussi trouver en accès libre sur arXiv qui évoque la piste des étoiles à neutrons. Cela est dû au fait que l'on a désormais détecté un très grand nombre de FRB, même lorsqu'ils sont à des milliards d'années-lumière. En fait, si nous disposions de radiotélescopes assez puissants, on devrait détecter environ 10 000 FRB... par jour !
Qu'est-ce qu'une étoile à neutrons ? Quelle différence entre ces étoiles et notre Soleil ? Roland Lehoucq, astrophysicien au CEA, nous explique que les étoiles à neutrons rayonnent très peu en lumière visible, contrairement à notre Soleil. Aussi, les étoiles à neutrons ont des tailles beaucoup plus petites que celle du Soleil : une étoile à neutrons a un diamètre compris entre 10 et 15 km, contre 1,4 million de km pour le Soleil. Ce sont également des objets compacts qui contiennent une quantité importante de matière dans un volume très petit. Étudier ces étoiles permet de tester à une échelle différente les théories de physique nucléaire. Une vidéo coréalisée avec L'Esprit Sorcier. © CEA Recherche
Des FRB qui se répètent
Les milliers de FRB dont nous avons déjà récolté les photons radio dans de grands instruments nous permettent maintenant de faire des statistiques en ce qui concerne les courbes des énergiesénergies émises un peu comme dans le cas du spectrespectre d'une étoile ou de la courbe de lumière d'une supernovasupernova. Surprise ! Les astrophysiciensastrophysiciens semblent voir maintenant des points communs avec les émissionsémissions d'énergie connues sur Terre avec les séismes et en dehors de la Terre avec les éruptions solaireséruptions solaires.
Le professeur Tomonori Totani et son étudiant en thèse Yuya Tsuzuki, pour faire cette constatation, se sont lancés dans l'analyse des corrélations entre des sursauts radio successifs, en l'occurrence environ 7 000 pour 3 FRB récurrents. Ils ont répété la méthode pour étudier les corrélations dans le temps écoulé entre chaque sursaut et l'énergie libérée dans le cas des tremblements de terretremblements de terre (en utilisant des données du Japon) et des éruptions solaires (en utilisant les enregistrements de la mission internationale Hinode pour étudier le SoleilSoleil), et ont donc comparé les résultats des trois phénomènes.
Il s'est avéré au final que les ressemblances avec les éruptions solaires n'étaient pas aussi grandes qu'on le pensait, mais qu'elles étaient bien très grandes avec les énergies des ondes sismiquesondes sismiques produites par les séismes sur notre Planète bleue.
Des laboratoires pour comprendre la physique de la matière nucléaire
Dans un communiqué de l'université de Tokyo, Tomonori Totani a expliqué que « les résultats montrent des similitudes notables entre les FRB et les tremblements de terre de manière suivante : premièrement, la probabilité qu'une réplique se produise pour un seul événement est de 10 à 50 % ; deuxièmement, le taux d'occurrence des répliques diminue avec le temps, comme une puissance du temps ; troisièmement, le taux de réplique est toujours constant même si l'activité sismique FRB (taux moyen) change de manière significative ; et quatrièmement, il n'y a aucune corrélation entre les énergies du choc principal et de sa réplique ».
Il apparaît donc probable qu'au moins certains FRB sont des séismes avec des fracturations de la croûtecroûte hyperdense d'étoiles à neutrons. De fait, Totani a expliqué également que « l’intérieur d’une étoile à neutrons est l’endroit le plus dense de l’Univers, comparable à celui d’un noyau atomique. Les tremblements de terre dans les étoiles à neutrons ont ouvert la possibilité d'acquérir de nouvelles connaissances sur la matièrematière à très haute densité et sur les lois fondamentales de la physiquephysique nucléaire ».
Un début de présentation de l'histoire de la théorie des étoiles à neutrons. 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 ». © University of Sydney
