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Les étoiles à neutrons sont une des choses les plus extrêmes et violentes dans l’univers.

Des noyaux atomiques géants, de seulement quelques kilomètres de diamètre,

mais aussi massifs que des étoiles.

Et ils doivent leur existence à la mort de quelque chose de majestueux.

Les étoiles existent à cause d’un fragile équilibre.

La masse de millions de milliards de billions de tonnes de plasma chaud

est attirée en profondeur par la gravité

et compresse la matière avec tellement de force que ses noyaux atomiques fusionnent.

L’hydrogène se transforme alors en hélium,

Cela libère de l’énergie qui combat la gravité et tente de s’échapper.

Tant que cet équilibre est maintenu, les étoiles sont plutôt stables.

A la longue, l’hydrogène sera épuisé.

Les étoiles moyennes, comme notre Soleil, deviennent des géantes

où elles brûlent leur hélium en carbone et en oxygène avant d’éventuellement se transformer en naines blanches.

Mais dans des étoiles plusieurs fois plus massives que notre Soleil,

un phénomène intéressant se produit lorsque leur hélium est épuisé.

Pendant un certain temps, l’équilibre entre pression et radiation se rompt

et la gravité en sort vainqueur, compressant encore plus l’étoile qu’auparavant.

Le noyau brûle plus fort et plus vite, alors que ses couches externes gonflent

jusqu’à atteindre plus de cent fois leur taille initiale,

fusionnant des éléments de plus en plus lourds.

Le carbone brûle en néon sur plusieurs siècles,

le néon en oxygène sur une année,

l’oxygène en silicium en quelques mois,

et le silicium en fer en une journée.

Et puis..

la mort.

Le fer est atomiquement inerte, il n’a aucune énergie à fournir et ne peut pas entamer une fusion.

La fusion s’arrête soudainement et l’équilibre disparaît.

En l’absence de la pression générée par la fusion,

le noyau est écrasé par l’énorme masse de l’étoile au-dessus de lui.

Ce qui suit à présent est incroyable et effrayant.

Des particules, comme les électrons et les protons, ne veulent vraiment pas être proches les uns des autres.

Mais la pression issue de l’écroulement de l’étoile est si grande qu’ils fusionnent en neutrons,

qui se resserrent alors aussi étroitement que dans les noyaux atomiques.

Une boule de fer, de la taille de la Terre,

est comprimée en une boule de pure matière nucléaire de la taille d’une ville.

Mais pas seulement le noyau; l’étoile entière implose,

la gravité poussant les couches externes de l’étoile à 25% de la vitesse de la lumière.

Cette implosion rebondit sur le noyau de fer,

produisant une onde de choc qui explose vers l’extérieur, catapultant le reste de l’étoile dans l’espace.

C’est ce que l’on appelle une explosion de supernova, et cela éblouira des galaxies entières.

Ce qu’il reste de l’étoile est maintenant une étoile à neutrons.

Sa masse, d’environ un million de fois celle de la Terre, est comprimée en un objet de 25 kilomètres de long.

C’est si dense que la masse de tous les humains vivants ne remplirait qu’un centimètre cube de sa matière.

Cela équivaut à un milliard de tonnes contenu dans un cube de sucre.

Dit autrement, cela équivaut au Mont Everest dans une tasse de café.

De l’extérieur, une étoile à neutrons est incroyablement extrême.

Sa gravité est la plus forte, en dehors des trous noirs,

et, si elle était plus dense, elle en deviendrait un.

La lumière est courbée autour d’elle, c’est-à-dire que l’on peut voir l’avant et en partie l’arrière.

Leur surface extérieure atteint 1.000.000 degrés Celsius,

comparé à un piètre 6000°C pour notre Soleil.

Ok, regardons à l’intérieur d’une étoile à neutrons.

Bien que ces noyaux atomiques géants soient des étoiles, en de nombreuses façons,

ils ressemblent aussi à des planètes, de par leur croûte solide recouvrant un noyau liquide.

La croûte est extrêmement dure.

Ses couches les plus externes sont composées du restant de fer issu de la supernova,

disposé en matrice cristalline avec un bain d’électrons voyageant entre eux.

Plus en profondeur, la gravité rapproche les noyaux de plus en plus près.

On y retrouve de moins en moins de protons, comme la plupart fusionnent en neutrons.

Jusqu’à atteindre la base de la croûte.

Ici, les noyaux sont comprimés si fortement qu’ils commencent à se toucher.

Leurs protons et neutrons se réarrangent créant de longs cylindres ou feuilles,

d’énormes noyaux, composés de millions de protons et de neutrons,

en formes de spaghetti et de lasagne que les physiciens appellent “pâte nucléaire”.

La pâte nucléaire est si dense qu’elle pourrait bien être la matière la plus solide de notre univers, littéralement incassable.

Ces agrégats de pâtes à l’intérieur d’une étoile à neutrons

peuvent même former des montagnes de quelques centimètres de haut, mais de plusieurs fois la masse de la chaîne de l’Himalaya.

Finalement, sous les pâtes, nous atteignons le cœur.

Nous ne sommes pas vraiment sûrs des propriétés de la matière lorsqu’elle est compressée si fort.

Les protons et neutrons pourraient se dissoudre en un océan de quarks, créant une sorte de plasma gluons-quarks.

Certains de ces quarks pourraient se transformer en “quarks étranges”.

Créant une sorte de matière étrange, avec des propriétés si extrêmes,

que nous lui avons consacré une vidéo.

Ou peut-être qu’ils gardent leurs protons et neutrons.

Personne ne sait avec certitude. Et c’est pourquoi nous faisons de la science.

Tout ça est bien lourd, littéralement, retournons donc dans l’espace.

Lorsque les étoiles à neutrons s’effondrent, elles commencent à tourner très, très vite

comme une ballerine rentrant ses bras.

Les étoiles à neutrons sont des ballerines célestes, tournant plusieurs fois par seconde.

Cela crée des pulsations car leur champ magnétique crée un faisceau d’ondes radio à chaque révolution.

Ces pulsars radio sont la catégorie d’étoiles à neutrons la plus connue.

Environ 2.000 sont connues dans la Voie Lactée.

Ces champs magnétiques sont les plus puissants dans l’univers, environ un milliard de fois plus intenses que celui de la Terre à leur apparition.

On les appelle magnétars jusqu’à ce qu’ils se calment un petit peu.

Mais les meilleures étoiles à neutrons sont amies avec d’autres étoiles à neutrons.

En émettant de l’énergie sous la forme d’ondes gravitationnelles, affectant l’espace-temps,

leurs orbites peuvent se dégrader, les faisant s’écraser l’une dans l’autre dans une explosion projetant leurs matières dans l’espace.

À ce moment, les conditions deviennent tellement extrêmes que de nouveaux noyaux lourds sont formés.

Pas par fusion, mais par effrondement et réassemblage de matière riche en neutrons.

Nous avons appris seulement récemment que ce phénomène a dû être à l’origine de la formation des éléments lourds de l’univers connu tels que l’or,

l’uranium, le platine et des dizaines d’autres.

Donc nos deux étoiles à neutrons s’écroulent et forment un trou noir, mourant une fois de plus.

Les étoiles doivent non seulement mourir afin de créer ces éléments. Elles doivent mourir DEUX fois !

Sur des millions d’années, ces nouveaux atomes se répandent dans la galaxie.

Mais certains d’entre eux finissent au sein d’un nuage stellaire, où la gravité les rassemble afin de former des étoiles et des planètes, répétant ainsi le cycle.

Notre système solaire en est un exemple, les restes d’anciennes étoiles à neutrons étant tout autour de nous.

L’ensemble de notre monde moderne a été construit à partir des éléments provenant d’étoiles à neutrons, mortes il y a fort longtemps,

envoyant de ce fait des atomes vers un voyage de 13 milliards d’années afin de nous créer nous et notre monde.

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