Une nouvelle simulation des étoiles à neutrons suggère qu'elles pourraient ne pas être aussi lisses que prévu. Cette fluctuation peut générer des ondes gravitationnelles, se propageant dans le cosmos, et pourrait être détectée ici sur Terre…
Les étoiles à neutrons sont les restes d'étoiles massives après avoir explosé en supernovae. Le noyau dense reste derrière, tournant rapidement et composé uniquement de neutrons. Ils ont d'immenses champs gravitationnels et pensaient avoir autant de masse que notre Soleil, mais mesurant seulement 20 kilomètres de diamètre. Comme ils conservent l'élan angulaire de leur prédécesseur solaire massif, car ils sont si petits, ils devraient tourner des centaines de fois par seconde.
Mais comment détecter ces étranges objets? Eh bien, pour commencer, ils peuvent être considérés comme des pulsars hautement rayonnants (ou, peut-être, des "magnétars"), projetant un faisceau de rayonnement devant la Terre alors qu'ils tournent comme un phare, des faisceaux de photons de haute énergie émis par les pôles de l'étoile à neutrons. Mais qu'en est-il de leur effet sur l'espace-temps? Ces corps massifs peuvent-ils créer des ondes gravitationnelles? (Remarque: une onde gravitationnelle est une créature totalement différente d'une «onde de gravité» atmosphérique.)
Pour imaginer la scène: Imaginez faire tourner une balle parfaitement sphérique dans une piscine. Si la balle est parfaitement stationnaire (ne bouge pas de haut en bas et ne dérive pas), ne tournant que sur son axe, aucune ondulation dans la piscine ne sera visible. Par conséquent, aucun instrument mesurant les ondulations dans la piscine ne détectera la présence de la boule en rotation. Faites maintenant tourner un objet non sphérique (comme un ballon de rugby ou un ballon de football américain) dans la piscine. Lorsque cet objet tourne, les irrégularités sur la surface (c'est-à-dire les extrémités pointues) produiront une onde à chaque révolution de l'objet irrégulier. L'instrument d'entraînement détectera la présence de la balle dans la piscine.
C'est le problème auquel sont confrontés les scientifiques qui tentent de détecter les ondes gravitationnelles des étoiles à neutrons. S'il s'agit d'objets lisses (peut-être sphériques ou légèrement aplatis en raison de la rotation), ils ne peuvent pas produire d'ondulations dans l'espace-temps et ne peuvent donc pas être détectés. Si, au contraire, ce sont des corps en rotation de forme irrégulière, avec des inhomogénéités (grumeaux ou «montagnes») en surface, des ondes gravitationnelles peuvent être générées. Le morceau balaiera une fluctuation de l'espace-temps à chaque rotation. C'est bien, mais les étoiles à neutrons sont-elles bosselées?
Eh bien, les perspectives ne sont pas très bonnes. Les détecteurs «ondulation» spatio-temporels destinés à observer les ondes gravitationnelles n'ont jusqu'à présent détecté aucun signe de ces étoiles à neutrons en rotation rapide. Cela pourrait signifier que la technologie que nous utilisons n'est pas suffisamment sensible pour détecter les ondes gravitationnelles ou que les étoiles à neutrons sont naturellement lisses et ne peuvent pas produire d'ondes gravitationnelles en premier lieu.
Matthias Vigelius et Andrew Melatos, chercheurs de l'Université de Melbourne en Australie, pensent qu'ils ont un nouvel espoir que certains types d'étoiles à neutrons pourraient être détectés car ils sont naturellement grumeleux. En utilisant une nouvelle technique de modélisation informatique, la paire estime que même une petite variation de la surface de l'étoile à neutrons produira des ondes gravitationnelles détectables. Mais comment se forment ces grumeaux? Souvent, les étoiles évoluent dans le cadre d'un système binaire (c'est-à-dire deux étoiles en orbite autour d'un centre de gravité commun), si l'une meurt comme une supernova, laissant une étoile à neutrons derrière, le champ gravitationnel intense dépouillera son étoile compagnon de ses gaz. Au fur et à mesure que le gaz est acheminé vers l'étoile à neutrons, le champ magnétique intense fournira un support structurel au gaz entrant, créant un mélange électron-proton de plasma surchauffé reposant sur la surface de l'étoile à neutrons. Les grumeaux formés aux pôles magnétiques de l'étoile à neutrons seront une caractéristique de longue durée, balayant l'étoile chaque fois qu'elle tourne. Vigelius et Melatos pensent que des détecteurs tels que l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO) peuvent être capables de détecter cette signature caractéristique d'une étoile à neutrons de forme irrégulière…. à l'heure.
Jusqu'à présent, ces étoiles à neutrons "bosselées" n'ont pas été détectées, mais grâce à une observation continue (temps d'exposition), il est à espérer que les observatoires des ondes gravitationnelles basés sur la Terre pourront éventuellement recevoir le signal.
Source: RAS, nouveau scientifique
