De nouveaux modèles d'étoiles à neutrons montrent que leurs plus hautes montagnes peuvent ne mesurer que quelques fractions de millimètres, en raison de l'énorme gravité sur les objets ultra-denses. La recherche est présentée aujourd'hui à la réunion nationale d'astronomie 2021.

Les étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus denses de l'Univers :elles pèsent à peu près autant que le Soleil, mais ne mesurent qu'environ 10 km de diamètre, de taille similaire à une grande ville.

En raison de leur compacité, les étoiles à neutrons ont une énorme attraction gravitationnelle environ un milliard de fois plus forte que la Terre. Cela écrase chaque caractéristique de la surface à des dimensions minuscules, et signifie que le reste stellaire est une sphère presque parfaite.

Alors qu'ils sont des milliards de fois plus petits que sur Terre, ces déformations à partir d'une sphère parfaite sont pourtant appelées montagnes. L'équipe derrière le travail, dirigé par un doctorat étudiant Fabian Gittins à l'Université de Southampton, utilisé la modélisation informatique pour construire des étoiles à neutrons réalistes et les soumettre à une gamme de forces mathématiques pour identifier comment les montagnes sont créées.

L'équipe a également étudié le rôle de la matière nucléaire ultra-dense dans le soutien des montagnes, et a constaté que les plus grandes montagnes produites ne mesuraient qu'une fraction de millimètre de haut, cent fois plus petit que les estimations précédentes.

Commentaires de Fabien, « Au cours des deux dernières décennies, il y a eu beaucoup d'intérêt à comprendre la taille de ces montagnes avant que la croûte de l'étoile à neutrons ne se brise, et la montagne ne peut plus être supportée."

Des travaux antérieurs ont suggéré que les étoiles à neutrons peuvent supporter des écarts par rapport à une sphère parfaite allant jusqu'à quelques parties sur un million, ce qui implique que les montagnes pourraient atteindre quelques centimètres. Ces calculs supposaient que l'étoile à neutrons était déformée de telle sorte que la croûte était sur le point de se briser en tout point. Cependant, les nouveaux modèles indiquent que de telles conditions ne sont pas physiquement réalistes.

Fabian ajoute :« Ces résultats montrent à quel point les étoiles à neutrons sont vraiment des objets remarquablement sphériques. ils suggèrent que l'observation des ondes gravitationnelles d'étoiles à neutrons en rotation peut être encore plus difficile qu'on ne le pensait auparavant."

Bien qu'ils soient des objets uniques, en raison de leur gravitation intense, les étoiles à neutrons en rotation avec de légères déformations devraient produire des ondulations dans le tissu de l'espace-temps connues sous le nom d'ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles des rotations d'étoiles à neutrons simples n'ont pas encore été observées, bien que les futures avancées dans les détecteurs extrêmement sensibles tels que le LIGO avancé et le Virgo puissent détenir la clé pour sonder ces objets uniques.