PULSARS
Irrégularités de rotation et intérieur d'une étoile à neutrons
Étoile à neutrons : structure interne
Encyclopædia Universalis France
On pense qu'une étoile à neutrons est composée en surface d'une croûte solide de fer ionisé et d'un liquide neutronique dont la concentration en noyaux atomiques lourds (fer) diminue avec la profondeur pour devenir un superfluide de neutrons dégénérés quand la masse volumique atteint 1014 grammes par centimètre cube. Plus profondément encore, là où la masse volumique peut atteindre 1016 grammes par centimètre cube, l'état de la matière est peut-être un fluide de quarks. Le chronométrage des pulsars en radioastronomie a révélé deux types d'irrégularités de rotation qui nous renseignent sur l'intérieur des étoiles à neutrons. Le premier type d'irrégularités de rotation observé a un caractère aléatoire à l'échelle de quelques années, et on pense qu'il résulte du transfert irrégulier de l'énergie cinétique de rotation du superfluide vers la croûte solide. Le second type d'irrégularités se traduit par de brusques augmentations de la vitesse de rotation du pulsar suivies d'une lente décroissance durant quelques semaines ou mois pour revenir à la vitesse initiale. Ces brusques augmentations de vitesse suivent de longues périodes calmes pendant lesquelles le ralentissement naturel du pulsar devrait s'accompagner d'une diminution de l'aplatissement de son ellipsoïde d'équilibre. La croûte extrêmement rigide s'y oppose jusqu'à ce qu'elle craque brusquement pour retrouver une nouvelle figure d'équilibre, les contraintes étant devenues trop fortes. Cette réorganisation de la figure du pulsar altère le moment d'inertie, entraînant les variations brusques de vitesse observées. Cette explication est applicable à la série de sursauts de vitesse observés sur le jeune pulsar du Crabe mais est incompatible avec la série rapportée sur le pulsar de Vela. Une autre explication a été proposée mettant en œuvre un phénomène quantique : la croûte solide d'un pulsar perdant de l'énergie de rotation par ses faisceaux radio tourne en général plus lentement que le superfluide intérieur, compte tenu de l'absence de viscosité ; cependant, les propriétés quantiques d'un tel fluide conduisent à son accrochage rigide intermittent avec la croûte solide, la réaccélérant de façon brusque et brève. L'observation des sursauts de vitesse de rotation des pulsars permet d'approfondir notre connaissance sur la nature quantique de la matière dans un état de densité impossible à atteindre en laboratoire.
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Écrit par
- Jean-François LESTRADE : directeur de recherche au C.N.R.S. à l'Observatoire de Paris-Meudon
Classification
Médias
Nébuleuse du Crabe, 2
NASA/ ESA/ JPL/ Arizona State University
Pulsar : intensité des impulsions
Encyclopædia Universalis France
Pulsar : impulsion à une, deux ou trois cornes
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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DÉCOUVERTE DES PULSARS
- Écrit par James LEQUEUX
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La découverte des pulsars constitue un exemple de découverte fortuite consécutive à la mise en service d'un nouvel instrument d' observation astronomique. Il s'agit aussi d'un exemple de mise en évidence d'objets dont l'existence avait été prévue par les théoriciens....
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ASTRONOMIE
- Écrit par James LEQUEUX
- 11 339 mots
- 20 médias
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BAADE WILHELM HEINRICH WALTER (1893-1960)
- Écrit par James LEQUEUX
- 291 mots
Né le 24 mars 1893 à Schröttinghausen, en Westphalie, l'Allemand Wilhelm Heinrich Walter Baade est un des astronomes les plus importants du xxe siècle. Il a accompli l'essentiel de ses recherches aux États-Unis. Son premier article mémorable, Supernovae and Cosmic Rays (1934), est...
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ÉTOILES
- Écrit par André BOISCHOT et Jean-Pierre CHIÈZE
- 13 456 mots
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...l'enveloppe de l'étoile qui est soufflée dans l'espace : c'est le second mécanisme d'explosion des supernovae, qui, cette fois, est associé à la formation d'un pulsar (exemple : nébuleuse du Crabe) ou d'un trou noir. L'évolution d'une étoile peut être compliquée par le phénomène de perte de masse qui affecte principalement... -
EXOPLANÈTES - Méthodes de détection
- Écrit par Anne-Marie LAGRANGE
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