L'étoile à Neutron

Dans notre quête du trou noir nous devons avant tout nous familiariser avec les grandes étapes du bestiaire galactique. Aujourd'hui nous allons parler des étoiles à neutron. Corps mistérieux et instable, qui fait réver mais passe souvent inaperçu car incompris.

Pour faire vite une étoile à neutron est le résultat de l'éffondrement d'une étoile massive. Si cette étoile est en rotation elle créée un pulsar.

Une étoile à neutron est si dense qu'elle se comporte comme un corps froid, même à une température de un milliard de dégrès.

Elle est constituée d'une coque de fer solide, d'une couche interne d'éléctrons, de neutrons et de noyaux atomiques ainsi que d'un noyau dont la nature est mal connue.

 

 

En 1054 à 6000 année lumière de la terre une étoile terminait sa vie dans une supernova qui en fit l'astre le plus lumineux du ciel apres le soleil et la lune. Les reste de cette super nova sont aujourd'hui observable dans la nébuleuse du crabe SN1054. En son centre on retrouve une étoile à Neutron. Une étoile éffondrée. Raplez vous notre sujet sur les étoiles. Lorsqu'elle meurt une étoile se comprime. Elle raptisse mais concerve la même masse (nombre d'atome). C'est comme quand vous serez une boule de neige dans vos mains. C'est toujours la même quantité de neige mais si vous serez fort non seulement elle devient plus petite mais aussi plus dur. Et bien une étoile à Neutron c'est la même quantité de matière que le soleil mais compressé à l'échelle d'une grande ville. Imaginez une montagne dans une cuillère à soupe. Ce corps, ce cadavre diront certain, n'est pas inactif pour autant. D'une densité extrème nous l'avons dit, il peut trouner sur lui-même plusieur dizaine de millier de fois par minute. Et il est doté d'un camps magnétique un million de fois plus puissant que tout ce que l'on est capable de créer sur terre (100 Teslas maximum en labo).

Comme souvent (toujours) en astronomie les corps sont prédis mathématiquement avant d'être observé directement ou intéractionnelement, voir jamais.

Historiquement le neutron est découvert en 1932 par James Chadwick. Le physicien Lev Landau va alors imagniner des noyaux Neutronique pour les étoiles géantes. Mais ce sont Walter Baade et Fritz Zwicky qui vont modéliser l'étoile à neutron et l'associer à la supernova. Se modèle fut mathématisé par Julius Oppenheimer et George Volkoff en 1939.

 

 

La confirmation des étoiles à neutron arriva en 1967 avec la découverte des Pulsar. Pour mémoire un pulsar, qui est une étoile à neutron en rotation, a le champs magnétique qui n'est plus aligné avec son axe de rotation. Résultat à chaque fois que ces pôles magnétiques nous font face ils explusent un signal Radio extréme. Ce double signal (pôle sud et pôle nord) est d'une telle régularitée que Jocelyn Bell va d'abord pensé avoir découvert un signal "artificiel" (E.T). On avait maintenant la certitude que ces Phares stellaires étaient la résultante d'une Supernova. 

 

 

On ne connait à ce jour que sept étoiles à neutron et 2000 pulsars. Le pulsar le plus rapide (rotation sur lui même) à une période de 1,56 milliseconde pour 100 millions de Teslas. Si les étoiles à neutron tournent si vite c'est parcequ'elles tournent comme toutes les autres étoiles mais qu'en rétrécissant elles ne perdent pas de vitesse sinéthique. Pire celle-ci augmente à l'image d'un patineur qui tourne de plus en plus vite au fur et à mesure qu'il rapproche ses bras. Ses étoiles sont très instable. Et la frontière qui les sépare des trou noir est ténue. Tout réside dans l'équilibre des pressions de la matière et du magnétisme. Si cette équilibre est rompu, par une perte de matière par exemple, comme c'est le cas des pulsars qui en expulses à chaque rotation, ou par ajout en croissant une étoile et c'est la fin de notre étoile pour autre chose.

 

 

Principe de la relativité : Personne ne voit le présent !

Ouf alors là je m'apprête à vous exposer un truc pas banal. La théorie de la relativité d'Albert Einstein. Rien que ça. Du moins une toute petite partie. Je vais tenter de vous expliquez pourquoi personne ne peut prétendre voir le temps présent de ce qui l'entoure et surtout que personne ne voit le même présent. Mais qu'est ce qu'il dit, il est fou, vous vous dite ; ben non.

Quelques règles simple pour commencer :

La vitesse de la lumière est fini (300 000 km/s dans le vide absolut).

Donc la notion d'espace temps devient simple à comprendre : un objet x est visible au bout d'un certain temps en fonction de sa distance (ben oui le temps que la lumière vous apporte son image). Olé, là je sens que je vais déjà trop vite.

Exemple simple la Lune.

Distance moyenne de la Terre 300 000 km.

Vitesse de la lumière 300 000 km/s.

Donc la lumière de la Lune que vous regarder à mit une seconde à vous parvenir ! Oui vous voyer la Lune comme elle était il y a 1 seconde et pas au présent !

Exemple simple le Soleil.

Distance moyen de la terre 149 597 870 km.

Vitesse de la lumière 300 000 km/s.

soit 149 597 870 / 300 000 = environ 498 secondes soit 8 minutes.

Du cout si le soleil se coup comme une grosse ampoule on aura huit minute de rabe, le temps que le noir nous parvienne. ça tue ?!

Maintenant petite expérience à notre échelle et de façon totalement théorique.
A regarde un voiture quelconque. La lumière (et donc l'image de celle ci) doit parcourir une distance D pour atteindre sont cerveau et donc en un temps T.

B regarde la même voiture mais juste derrière lui. La lumière (et donc l'image de celle ci) doit parcourir D + D'. Elle arrive donc dans son cerveau à T + T'.

En gros et à l'échelle de la nanoseconde A et B regarde bien la même voiture mais ne la voient pas temporellement en même temps. A voit avant B. A voit l'avenir de B et B le passé de A. mais aucun d'eux ne voit le présent de la voiture vue qu'ils en sont distant tous les deux.

Alors là on a un cas où personne ne bouge ! imaginez que B recule. Il verra la passé de A mais en même temps le remontera. Si il dépasse la vitesse de la lumière il arrivera même à voir la parking avant que la voiture y soit ??????! ou c'est dur ça. normal il rattrapera les photons (molécule de la lumière et donc les images) de la voiture qui se gare, puis arrive, puis n'est tous simple pas encore arrivée !Si il se déplace exactement à la vitesse de la lumière il ne verra qu'une image de la voiture et arrêtera donc la temps !

Et si nous nous amusions à faire bouger la voiture dans un sens, A dans une direction et B dans une autre ? Nous obtenons la relativité d'Einstein qui dit que le temps s'écoule en fonction de la vitesse d'un corps et de sa situation dans l'espace. Tous devient donc relatif.
En plus la masse courbe l'espace temps, donc A influe sur la D' et le T' de B, mais ça c'est une autre histoire...

C'est flippant ?!

Qu'est ce qu'une étoile ?

Qu'est ce qu'une étoile ?
La question peu paraître simple et pourtant elle sera au centre de ce blog tous au long de nos échanges. Comment naît, comment « vie » et comment meurt une étoile ? Tous cela ne sera pas et ne peu pas être traité avec un seul post. Mais nous allons nous y risquez malgré tout avant de revenir ultérieurement sur chacune de ces étapes dans les prochaines publications.

Une définition simple serait de dire qu'une étoile est une boule de gaz de très forte masse qui provoque en son centre une réaction de fusion nucléaire. Elle prend naissance au centre d'une nébuleuse proto-solaire par accrétion de la matière. Stop, je reprends.

Étoile encore très jeune autour de laquelle perdure encore du gaz de la nébuleuse proto-solaire.

Une nébuleuse proto-solaire c'est comme un gros nuage de gaz. Ce gaz va se concentrer sous l'effet de la gravité. Il va donc être plus important au centre du nuage (qui tourne sur lui même, car tous est en rotation dans l'univers) et de plus en plus rare au fur et à mesure qu'on s'éloigne du centre. Au cœur de ce que l'on appel la nébuleuse proto-solaire notre boule est de plus en plus dense donc. Hors plus vous compressez les molécules d'atomes entre elles, plus elles chauffent. C'est ce que l'on appel la fusion nucléaire. Et bien c'est ce qui se passe lorsqu'une étoile se créer. Lorsque sa masse est suffisamment forte la réaction de fusion se créer et l'étoile « s'allume », l'étoile est née.

Elle est principalement constituée d'hydrogène et d'hélium.

En faite c'est la réaction thermonucléaire qui fait qu'elle brille, chauffe et se maintient en vie. Mais qu'est ce que cela signifie ?

Une étoile comme notre soleil (à oui pour info, le soleil qui se lève tous les matins est une étoile et c'est la plus proche de toutes), est 109 fois plus large que la terre. Toutes cette masse est lourde à « porter ». D'un coté le poids de l'étoile tend à retourner au centre de celle ci (effet d'effondrement qui a fait qu'elle c'est allumée). De l'autre la réaction thermonucléaire, une grosse très grosse explosion, tend dans le sens inverse. Le système de force égale est donc stable et notre étoile brille et vie. Pour cela elle consume l'hydrogène qui la constitue en le transformant en hélium.

Cela fait 4,5 milliard d'année que notre soleil existe et qu'il fait cela.

Et puis un jour, l'hydrogène qui la constitue commence à manquer car une étoile a une quantité fini d'hydrogène. Que ce passe t il alors ? Et bien l'équilibre est rompu. La réaction thermonucléaire ne contre balance plus l'effondrement du au « poids » de l'étoile. Dans un premier temps l'étoile grossie !? Elle se dilate pour consommer tout l'hydrogène qui gravite autour d'elle. Cela arrivera dans 4,5 milliards d'année à notre soleil et croyez moi il sera temps pour nous d'arrêté de se regarder le nombrils comme dise certain, pour vite dégager d'ici. Car le soleil deviendra une géante rouge et il gobera Mercure, Venus, la Terre et Mars. Une fois cette formalité acquise il ne trouvera plus assez d'hydrogène pour se maintenir. Il ne supportera plus son propre poids. C'est l'effondrement. Puisque la réaction de fusion ne se fait plus, que l'explosion ne sert plus de « charpente », disons que le toit et les murs s'écroulent. Tous les atomes qui composent notre géante rouge migrent en son centre. Une fois qu'ils y sont tous que font-ils ? Simple, ils rebondissent dans l'autre sens en une fraction de seconde provoquant la plus extraordinaire des explosions : une Super nova. Tous le système solaire sera alors soufflé comme un vulgaire château de carte. Mais tous n'est pas perdu, bien au contraire. Toutes les molécules sont propulsées dans l'univers et formerons d'autre nuage proto-solaire etc...

Exemple d'explosion post Super Nova. On voit bien ici les particules se propager dans l'univers à la suite de l'explosion.

Au centre de ce déluge peu persister une étoile à neutron ou un trou noir, en fonction de la nature de l'étoile qui est morte. Notre soleil, étoile banal ne devrait pas être assez puissant pour créé un trou noir. Il formera sans doute une étoile à neutron.

Pour finir, ou plutôt pour commencer dans un autres post sachez qu'il existe diffèrent type d'étoiles : Naine brune, Naines rouge, Naine jaunes, Géante rouge, Géante Bleu, Naine blanche, Naine Noire, étoile à neutron, trou noir. Elles peuvent être variable et ou en amas.

Mais cela est une autre histoire pour une autre nuit.

Premier exposé : le Trou noir...qui n'est pas un trou !

Bon alors là faut avouer on commence par du très très lourd (et le mots est faible). Le trou noir c'est tous simplement une des choses les plus complexes qui soit. Il fera d'ailleurs l'objet de nombreux posts. Certain simple d'autres plus compliqués. Là on va commencer soft.

Alors : Un trou noir n'est pas un trou...! Oui je sais ça commence mal, mais vous allez comprendre.

Rapidement et nous reviendrons sur toutes ces étapes, un trou noir c'est un cadavre d'étoile très massive. Ben oui les étoiles aussi ça meurt ! En faite elles s'effondrent sur elles-mêmes ce qui provoque une super nova. Et ce qui reste c'est soit un pulsar, soit une étoile à neutron, soit un trou noir. Alors nous reviendrons sur les super nova, les pulsars et les étoiles à neutrons une autre fois.

Notre trou noir c'est quoi ?

C'est un corps céleste en forme de sphère. Sans doute parfaite au vue des contraintes physiques, mais là je suis déjà trop « pas soft » pour un premier post. Donc notre sphère est tellement massive que sa vitesse de libération dépasse les 300.000 km/s.
Qu'est ce qui dit ?
C'est simple, tous les corps de l'univers ont une masse (oui oui tous même les neutrinos). La masse ce n'est pas le poids. Exemple, sur Terre je fais une certaine masse (ensemble des atomes qui me compose) et je pèse un certain poids (trop lourd). Sur la Lune, je fais toujours la même masse, mais plus le même poids (ouf) ; génial. C'est normal la Lune moins massive que la Terre à moins d'attraction sur moi. En gros plus un corps a une masse importante plus il interfère avec les autres. Et ce qui nous intéresse ici c'est cette notion de rétention. La Terre est plus massive que la Lune. Donc la Lune tourne autour de la Terre et non l'inverse. Le Soleil a une masse plus forte que la Terre (333442 fois). Donc la Terre tourne autour du Soleil... Vous avez pigé ?

Ok, on complique juste un peu les choses. Parlons de la vitesse de libération, qui est en total relation avec la masse d'un objet. Le vitesse de libération c'est la vitesse qu'il faut atteindre pour se libérer du pouvoir attracteur d'une corps céleste. Ben oui si on fait des grosses fusées c'est pas pour monté haut, c'est pour y monter assez vite pour ne plus subir la force d'attraction. C'est comme quand vous dansez avec un(e) gros(se) balais(e). Vous tournez en rond et il vous retient. Plus vous tournez vite plus c'est dur pour lui de vous tenir. C'est un exemple de force centripète qui illustre sans vraiment l'expliquer c'est notion de vitesse de libération. Bref pour quitter la Terre il faut allé au moins à 11,2 km/seconde soit 40.320 km/h. Pour la Lune moins massive c'est 2,4 km/s et le Soleil plus massif c'est 617,5 km/s (2.223.000 km/h pas mal quand même).

C'est cool vous pigez ? Maintenant imaginez un petit mais costaud. Notre ami le trou noir est tellement massif (certain sont des milliards de fois plus massif que le Soleil), que sa vitesse de libération est supérieur à 300.000 km/s. Du cout même les particules de lumières, les photons qui se déplacent à 300.000 km/s dans le vide absolu (ce qui n'existe pas !) ne peuvent pas s'en échapper. Et vue que selon Albert et sa théorie de la relativité rien ne va plus vite que la lumière, alors rien ne peu quitter l'attraction d'un trou noir.

Voilà vite fait ce qu'est un trou noir. Mais nous en reparlerons pour de vrais une autre fois. Avec des mots comme « Horison des événements », « Singularité », « Karl Schwarzschild »...

Voilà dans l'attente de vos questions, réactions et surtout du prochain post sur les trous noirs...