Masse des étoiles à neutrons.

[papy-alain]

Bonjour à tous.

Les étoiles à neutrons ont toutes à peu près la même masse de l'ordre de 1,4 MS avec des écarts très faibles et je me demande pourquoi. Le minimum va de soi, mais pour le maximum, c'est un autre problème. L'accrétion de matière pourrait lui conférer une masse supplémentaire, et donc permettre d'observer des étoiles à neutrons de masse plus élevée (par exemple, lors de la fusion d'un système binaire) mais cela n'a jamais été observé. Or, la limite minimale à atteindre pour former un TN stellaire est de 3,3 MS. Dés lors, que devient l'objet formé par deux étoiles à neutrons ayant fusionné ?
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[Deedee81]

Dés lors, que devient l'objet formé par deux étoiles à neutrons ayant fusionné ?

Et comme de telles fusions sont de temps en temps observées (ou tout au moins fortement soupçonnées, un spécialiste précisera), je trouve que cette question est vachement pertinente ! Mais il y en a bien :
http://www.futura-sciences.com/fr/ne...-limite_14260/

[papy-alain]

Connaît on la masse critique pour qu'une étoile à neutrons s'effondre en étoile à quarks ?

[Deedee81]

Connaît on la masse critique pour qu'une étoile à neutrons s'effondre en étoile à quarks ?

C'est la même que celle que tu as donné (c'est la limite de stabilité d'un étoile à neutrons). La limite pour que l'étoile à quarks ne s'effondre pas à son tour, je ne crois pas qu'on sache le calculer mais ça ne doit pas être très loin de la même valeur).

[A voir en vidéo sur Futura]

[ansset]

celà repond aussi un autre sujet qui m'interesse.
qu'appelles-tu "étoiles à quarks".
les gluons disparaissent ?, et les quarks s'aglutinent et comme la température descend la cohésion devient plus forte ?
mais d'une autre nature.

[vanos]

Bonjour,

Je n'ai pas de réponse, je fais cela juste pour suivre ce débat plus facilement, merci.

[stefjm]

Je n'ai pas de réponse, je fais cela juste pour suivre ce débat plus facilement, merci.

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[invitea29d1598]

Bonsoir,

L'accrétion de matière pourrait lui conférer une masse supplémentaire, et donc permettre d'observer des étoiles à neutrons de masse plus élevée (par exemple, lors de la fusion d'un système binaire) mais cela n'a jamais été observé. Or, la limite minimale à atteindre pour former un TN stellaire est de 3,3 MS. Dés lors, que devient l'objet formé par deux étoiles à neutrons ayant fusionné ?

quelques éléments de réponse :

- la masse maximale d'une étoile à neutrons n'est pas la valeur que tu donnes. Elle est probablement plutôt de l'ordre de 2 masses solaires et quelques. On connaît pas la valeur précise car elle dépend de l'équation d'état dont on ignore les propriétés à haute densité (d'ailleurs l'observation en 2010 d'une étoile de 2MS a permis d'invalider certains modèles de structure interne : ici) et en plus pour une étoile de composition donnée elle dépend de sa vitesse de rotation (d'une certaine façon la force centrifuge déleste un peu l'étoile de sa charge gravitationnelle et lui permet d'être plus massive, si elle tourne pas trop vite)

- par accrétion (c'est-à-dire matière tombant peu à peu sur l'étoile), tu peux effectivement atteindre des valeurs plus élevées que 1,4 MS, mais ça tombe pas si vite que ça et tu es limité par cette masse maximale dont on ignore la valeur précise. Reste que c'est dans des systèmes binaires qu'on observe des pulsars milliseconde (étoiles à neutrons agées et dont la vitesse de rotation est plus élevée que la moyenne dont on pense qu'elles ont été accélérées par ce qui leur est tombé dessus) qui ont généralement des masses au-dessus de la moyenne. Voir par exemple ici

- la valeur que tu cites, 3,3 MS, doit correspondre à la masse minimale d'un trou noir formé par un effondrement gravitationnel. Ça veut pas dire qu'un trou noir moins massif peut pas exister, juste qu'un trou noir né d'une étoile isolée aura difficilement une masse plus faible que ça. Mais il peut si tu arrives à le fabriquer autrement, et en l'occurence, si tu prends 2 étoiles à neutrons de masse 1,4 et que tu les mets ensemble, tu finis par obtenir un trou noir, c'est certain (car la masse maximale d'une étoile à neutrons ne sera pas aussi grande que 2,8 MS or, sauf cas exceptionnel, une coalescence n'éjectera pas la différence entre 2,8 et la masse maximale loin du système). Ce genre d'évènements correspondraient à certains sursauts gamma. Voir par exemple un morceau de cet article (en français)

- les étoiles de quark ont effectivement vraisemblablement une masse maximale plus élevée que les étoiles à neutrons, mais ça reste des objets très spéculatifs sur les propriétés desquels il est difficile de dire des choses sans devoir prendre de gros gants bien épais. Donc la valeur est absolument pas connue, surtout que la rotation va aussi jouer dessus et qu'une étoile de quarks peut tourner encore plus vite qu'une étoile à neutrons.

[Deedee81]

Salut,

Wow ! Voilà des explications précises. Merci beaucoup,

[papy-alain]

Merci beaucoup, Rincevent. Les articles cités sont fort utiles à la compréhension du phénomène, surtout pour le second qui décrit de manière fort précise ce qui se passe physiquement lors de la coalescence de deux étoiles à neutrons. La probabilité est donc forte de former immédiatement un TN d'une masse inférieure à 3,3 MS.
Mais ceci me fait penser à un petit problème d'ordre expérimental. Lorsqu'on observe l'environnement d'un TN, on n'aperçoit rien à moins de 3 RS du TN, le redshift étant tellement important que plus rien n'est perceptible par nos instruments. Dés lors, je me pose la question suivante : ne prenons nous pas pour un TN un objet dont la densité est telle que son horizon n'est pas encore refermé (mais presque) et qui n'est donc pas un TN, mais qui apparaît cependant comme tel dés lors où plus aucun rayonnement venant de sa surface n'est observable ?

[Deedee81]

Dés lors, je me pose la question suivante : ne prenons nous pas pour un TN un objet dont la densité est telle que son horizon n'est pas encore refermé (mais presque) et qui n'est donc pas un TN, mais qui apparaît cependant comme tel dés lors où plus aucun rayonnement venant de sa surface n'est observable ?

La question a déjà été débattue plusieurs fois sur Futura (étoiles gelées). Ma réponse est que :
- En effet, un corps juste à la limite de l'apparition de l'horizon a exactement la même apparence qu'un TN
- Il se peut que de tels corps existe pour certains "TN"
- Cela n'empêcherait pas des TN d'exister s'ils sont plus massifs, en particulier les TN supermassifs : leur densité moyenne est tellement faible que la matière n'y serait pas dans un état exotique, c'est le genre de matière qu'on voit/verrait partout, y compris en labo, donc bien connue, et la gravité serait suffisante pour provoquer une contraction supplémentaire, juste de quoi passer l'horizon. Et là, au-revoir les frères.

Pour le deuxième cas, il faudra attendre d'en savoir plus sur la matière

[papy-alain]

leur densité moyenne est tellement faible que la matière n'y serait pas dans un état exotique, c'est le genre de matière qu'on voit/verrait partout, y compris en labo, donc bien connue, et la gravité serait suffisante pour provoquer une contraction supplémentaire, juste de quoi passer l'horizon.

La densité moyenne inclut un grand espace quasi-vide sous l'horizon. On ne va pas relancer le vieux débat stérile sur l'état de la matière dans un TN, mais je ne m'avancerais pas à dire que le "noyau" du TN est de la matière ordinaire, car c'est tout de même peu probable. En fait, on ne peut rien en dire et il m'étonnerait fort qu'on puisse un jour définir cet état avec certitude.