Lorsque le noyau d’une étoile massive épuise son combustible nucléaire, elle subit un effondrement gravitationnel. Si la masse restante du noyau est comprise entre environ 1,4 et 3,0 masses solaires, elle forme une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons sont des objets extrêmement denses avec un rayon typique d'environ 10 kilomètres. La matière à l’intérieur d’une étoile à neutrons est si compacte que les protons et les électrons fusionnent pour former des neutrons, d’où le nom « étoile à neutrons ». La force gravitationnelle dans une étoile à neutrons est immense et exerce une énorme pression sur les neutrons.

Or, si la masse de l’étoile à neutrons dépasse une certaine valeur critique, connue sous le nom de masse de Chandrasekhar, qui est d’environ 1,4 masse solaire, la force gravitationnelle l’emporte sur la pression de dégénérescence des neutrons. Cela conduit à un nouvel effondrement de l’étoile à neutrons. Les détails exacts de ce qui se passera ensuite font toujours l'objet de recherches actives et dépendent de divers facteurs, tels que la rotation de l'étoile et la présence d'un champ magnétique puissant. Cependant, plusieurs scénarios sont proposés :

1. Formation d'un trou noir :Si l'étoile à neutrons effondrée dépasse la masse critique pour un trou noir, elle s'effondre davantage sous sa propre gravité et forme un trou noir. Dans ce cas, l’attraction gravitationnelle est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper de la région. L’horizon des événements, limite au-delà de laquelle la fuite est impossible, entoure le trou noir.

2. Plasma de quarks et de gluons :Dans certains cas, au lieu de former un trou noir, l'étoile à neutrons peut subir une transition de phase où les neutrons se décomposent en quarks et gluons qui les constituent. Cela aboutit à la formation d’un plasma quark-gluon, qui est un état de la matière qui existait dans l’univers primitif peu après le Big Bang.

3. Formation magnétar :Si l’étoile à neutrons qui s’effondre possède un champ magnétique puissant, elle peut générer des champs magnétiques incroyablement puissants appelés magnétars. Les magnétars émettent des rayonnements électromagnétiques, notamment des rayons X et des rayons gamma, et peuvent présenter des explosions soudaines d'énergie appelées éruptions magnétares.

Ce sont là quelques résultats possibles lorsqu’une étoile à neutrons mourante s’effondre sous l’effet de sa gravité, mais le comportement exact dépend des conditions spécifiques et reste un domaine actif de la recherche astrophysique.