Pulsar, étoile à neutron...

[ecolami]

Bonjour, Je lis dans wikipedia que les pulsar sont des étoiles a neutrons. Comment une étoile a neutron peut-elle produire de l'électricité? une masse de neutron conduit-elle l'électricité et/ou peut elle avoir un champ magnetique permanent?
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[invite0cb2609e]

Bonsoir,
Poser ces deux questions montre au moins une chose, c'est qu'elles n'ont strictement rien à faire dans ce sous forum, celui de "question pédagogique" serait beaucoup plus adapté.

[Antoane]

Bonjour,
Déplacé depuis le forum Astrophysiciens, physiciens et étudiants avancés.
Antoane pour la modération.

[Gilgamesh]

Bonjour, Je lis dans wikipedia que les pulsar sont des étoiles a neutrons. Comment une étoile a neutron peut-elle produire de l'électricité? une masse de neutron conduit-elle l'électricité et/ou peut elle avoir un champ magnetique permanent?

Les étoiles à neutrons se forment dans les supernovae gravitationnelles (types spectraux Ib, Ic et II) par effondrement du cœur d'une étoile massive (> 8 masses solaires). Si R₀ est le rayon initial et R le rayon final du cœur, on a un typiquement un ratio R₀/R ~ 1000. Cela impliqué une densité qui augmente d'un facteur 1000³ ~ 10⁹ pour aboutir à des valeurs typiquement de l'ordre de 10¹⁸ kg/m³, un champ magnétique (phénomène de surface) qui augmente d'un facteur 1000² ~ 10⁶ pour aboutir à des valeurs typiquement de l'ordre de 10⁸ T et une période de rotation qui diminue dans le même rapport avec des valeur de départ de quelques dizaines de milliseconde (la période augmente assez rapidement pour atteindre de l'ordre de 1 s au bout de 100 Ma).

L'origine primaire de l'énorme champ magnétique à la surface de l'étoile à neutron résulte simplement de la conservation du moment magnétique initial, de même que l'augmentation de la vitesse de rotation résulte de la conservation du moment de rotation. En première approximation, le champ magnétique de l'étoile à neutron c'est juste un champ fossile concentré par l'effondrement (pour les magnétars, qui sont des étoiles à neutrons super-magnétisées il faut invoquer d'autres mécanismes, comme un effet dynamo).

Ceci dit on peut en effet se demander comment une boule de particules neutres (des neutrons) peut manifester un champ magnétique. Le point clé est qu'une étoile à neutrons n'est pas qu'une simple boule de neutrons. Elle est en fait formée de couches superposées et la proportion de proton et d'électron en son sein n'est pas nulle (autours de 5 à 10%).

De l'extérieur vers l'intérieur, on a :
* une atmosphère d'une dizaine de cm d'épaisseur, avec une densité similaire à celle du diamant (3,5 g/cm3), et une température de l'ordre du million de degré,
* une croûte externe ou enveloppe de quelques centaines de mètres, composée de noyaux atomiques et d'électrons libres. La densité y est juste d'une tonne par centimètre cube.
* Une croûte interne, où les neutrons libres s'ajoutent aux noyaux atomiques et aux électrons libres pour former une couche solide très dense.
* un noyau externe (superfluide), où les électrons libres, les neutrons, les protons et les muons coexistent dans une soupe nucléaire.
* un noyau interne la densité augmente tellement que la description de l'interaction des particules devient problématique du fait que notre connaissance du comportement de l'interaction forte est limitée à ces densités (l'interaction forte est responsable de l'interaction entre les quarks dans les nucléons et aussi pour l'existence de la force nucléaire qui maintient ensemble les noyaux atomiques). Le noyau interne reste donc une zone encore mystérieuse où les particules élémentaires se comportent de manière imprévisible. Il s'agit sans doute du milieu le plus dense de l'Univers, atteignant des valeurs de l'ordre du milliard de tonnes par centimètre cube.

C'est beaucoup plus complexe qu'une simple pâte uniformément neutre. D'autant que les neutrons ne sont pas eux-mêmes des particules élémentaires neutres, ils sont constitués de particules (les quarks) qui ont des charges et des masses différentes. Les neutrons sont donc porteur d'un moment magnétiques intrinsèques, et les énergies incroyablement élevées à l'intérieur de l'étoile à neutrons peuvent en plus de cela créer des paires de particules / antiparticules, et des particules "exotiques". Les particules chargées qui existent à l'intérieur de l'étoile à neutrons sont hautement conductrices, et il faudrait également considérer l'effet des gradients gravitationnel, de densité, de température et de conductivité à l'intérieur de l'étoile...

L'étoile à neutron se forme au sein de l'enveloppe de plasma ultra-chaud éjectée par la supernovae. Le plasma est un fluide conducteur. Un dipôle magnétique ultra puissant en rotation dans un fluide conducteur engendre d'énorme courant électrique. Au sein de la nébuleuse du Crabe, les motifs formés par la lignes de champ du pulsar central sont visibles à plus de une année lumière de l'étoile !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

Bonjour, Je lis dans wikipedia que les pulsar sont des étoiles a neutrons. Comment une étoile a neutron peut-elle produire de l'électricité? une masse de neutron conduit-elle l'électricité et/ou peut elle avoir un champ magnetique permanent?

EDIT : croisement

Bonjour,
Les étoiles à neutrons sont principalement faites de neutrons, mais pas entièrement. On pense sur 900 mètres d'épaisseur, l'écorce est composée de noyaux atomiques denses baignés d'électrons.
Leur champ magnétique est celui de l'étoile qui leur a donné naissance et qui a été concentré sur la minuscule surface de l'étoile à neutrons.