Qu'est-ce qu'un Étoile à neutrons ?
Une étoile à neutrons est ce qui reste quand le cœur d'une étoile massive s'effondre mais s'arrête juste avant de devenir un trou noir. Elle contient entre 1,1 et 2,3 masses solaires environ dans une sphère de quelque 22 kilomètres — la matière la plus dense qui existe hors d'un horizon des événements.
La formation est violente et rapide. Quand une étoile massive constitue un cœur de fer plus lourd qu'environ 1,4 masse solaire, la fusion ne peut plus le soutenir. Le cœur s'effondre en bien moins d'une seconde, électrons et protons sont écrasés ensemble en neutrons, et la matière en chute rebondit sur ce cœur devenu rigide, faisant voler le reste de l'étoile en supernova. Ce qui subsiste est soutenu par la pression de dégénérescence des neutrons et par le cœur répulsif de l'interaction nucléaire forte.
Les chiffres sont difficiles à se représenter. Un morceau de sucre de matière d'étoile à neutrons pèserait environ un milliard de tonnes. La gravité de surface vaut quelque 200 milliards de fois celle de la Terre ; un objet lâché d'un mètre percute la surface à environ 7 millions de km/h. Cette surface est une croûte de fer cristalline sous une atmosphère de plasma épaisse d'un centimètre peut-être, et en dessous la matière devient sans doute un superfluide de neutrons libres — un état qu'aucun laboratoire ne peut reproduire.
Ce sont aussi les instruments les plus précis de la nature et l'une de ses grandes forges. En 2017, la fusion de deux étoiles à neutrons a été détectée simultanément en ondes gravitationnelles et en lumière, confirmant que de telles collisions produisent une kilonova et forgent une grande part de l'or, du platine et des autres éléments lourds de l'univers. Poussez une étoile à neutrons au-delà d'environ 2,3 masses solaires et plus rien n'arrête l'effondrement : elle devient un trou noir.