Astronomers discover what may be 21 neutron stars orbiting sun-like stars
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Des astronomes découvrent ce qui pourrait être 21 étoiles à neutrons en orbite autour d'étoiles semblables au Soleil
par Whitney Clavin, Institut de technologie de Californie
Cette illustration représente un système d'étoiles binaires composé d'une étoile à neutrons dense et d'une étoile normale semblable au soleil (en haut à gauche). Grâce aux données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, les astronomes ont découvert plusieurs systèmes comme celui-ci, dans lesquels les deux corps sont largement séparés. Parce que les corps de ces systèmes sont éloignés les uns des autres, avec des séparations en moyenne 300 fois plus grandes qu'une étoile semblable au Soleil, l'étoile à neutrons est en sommeil : elle ne vole pas activement la masse de son compagnon et est donc très faible. Pour trouver ces étoiles à neutrons cachées, les scientifiques ont utilisé les observations de Gaia pour rechercher une oscillation dans les étoiles semblables au soleil provoquée par une action de traction des étoiles à neutrons en orbite. Ce sont les premières étoiles à neutrons découvertes uniquement en raison de leurs effets gravitationnels. Crédit : Caltech/R. Blessé (PCI)
La plupart des étoiles de notre univers vont par paires. Bien que notre propre soleil soit solitaire, de nombreuses étoiles comme notre soleil gravitent autour d’étoiles similaires, tandis qu’une foule d’autres associations exotiques entre étoiles et orbes cosmiques parsèment l’univers. Les trous noirs, par exemple, tournent souvent autour les uns des autres. Un couplage qui s’est avéré assez rare est celui entre une étoile semblable au soleil et un type d’étoile morte appelée étoile à neutrons.
Aujourd'hui, des astronomes dirigés par Kareem El-Badry de Caltech ont découvert ce qui semble être 21 étoiles à neutrons en orbite autour d'étoiles comme notre soleil. Les étoiles à neutrons sont des noyaux denses et brûlés d'étoiles massives qui ont explosé. À eux seuls, ils sont extrêmement faibles et ne peuvent généralement pas être détectés directement. Mais lorsqu'une étoile à neutrons tourne autour d'une étoile semblable au soleil, elle tire sur son compagnon, provoquant un déplacement de l'étoile dans le ciel. Grâce à la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, les astronomes ont pu capter ces oscillations révélatrices et révéler une nouvelle population d'étoiles à neutrons sombres.
"Gaia scrute continuellement le ciel et mesure les oscillations de plus d'un milliard d'étoiles. Il y a donc de bonnes chances de trouver même des objets très rares", explique El-Badry, professeur adjoint d'astronomie à Caltech et scientifique adjoint au Max. Institut Planck d'astronomie en Allemagne.
La nouvelle étude, qui comprend une équipe de co-auteurs du monde entier, a été publiée dans The Open Journal for Astrophysics. Données de plusieurs télescopes au sol, dont l'Observatoire W. M. Keck sur Maunakea, Hawai'i ; Observatoire de La Silla au Chili ; et l'observatoire Whipple en Arizona, ont été utilisés pour suivre les observations de Gaia et en apprendre davantage sur les masses et les orbites des étoiles à neutrons cachées.
Cela signifie que les cadavres stellaires nouvellement découverts sont trop éloignés de leurs partenaires pour leur voler du matériel. Ils sont plutôt calmes et sombres. "Ce sont les premières étoiles à neutrons découvertes uniquement en raison de leurs effets gravitationnels", explique El-Badry.
Cette découverte est quelque peu surprenante car on ne sait pas exactement comment une étoile explosée se retrouve à côté d'une étoile comme notre soleil.
"Nous ne disposons toujours pas d'un modèle complet sur la façon dont ces binaires se forment", explique El-Badry. "En principe, l'ancêtre de l'étoile à neutrons aurait dû devenir énorme et interagir avec l'étoile de type solaire au cours de son évolution avancée." L’énorme étoile aurait renversé la petite étoile, l’engloutissant probablement temporairement. Plus tard, l’ancêtre de l’étoile à neutrons aurait explosé en une supernova qui, selon les modèles, aurait dû délier les systèmes binaires, envoyant les étoiles à neutrons et les étoiles semblables au soleil se diriger dans des directions opposées.
"La découverte de ces nouveaux systèmes montre qu'au moins certains binaires survivent à ces processus cataclysmiques, même si les modèles ne peuvent pas encore expliquer complètement comment", dit-il.
Gaia a pu trouver des compagnons improbables en raison de leurs orbites larges et de leurs longues périodes (les étoiles semblables au soleil orbitent autour des étoiles à neutrons avec des périodes de six mois à trois ans).
Les étoiles semblables au soleil sont vertes dans cette animation et les étoiles à neutrons (et leurs orbites) sont violettes. Crédit : Caltech/Kareem El-Badry
"Si les corps sont trop proches, l'oscillation sera trop petite pour être détectée", explique El-Badry. "Avec Gaia, nous sommes plus sensibles aux orbites plus larges." Gaia est également plus sensible aux binaires relativement proches. La plupart des systèmes nouvellement découverts sont situés à moins de 3 000 années-lumière de la Terre, une distance relativement petite comparée, par exemple, au diamètre de 100 000 années-lumière de la Voie lactée.
Les nouvelles observations suggèrent également à quel point les appariements sont rares. "Nous estimons qu'environ une étoile de type solaire sur un million tourne autour d'une étoile à neutrons sur une large orbite", note-t-il.
El-Badry souhaite également découvrir des trous noirs dormants invisibles en orbite avec des étoiles semblables au soleil. Grâce aux données de Gaia, il a découvert deux de ces trous noirs silencieux cachés dans notre galaxie. L’un d’eux, appelé Gaia BH1, est le trou noir connu le plus proche de la Terre, à 1 600 années-lumière.
"Nous ne savons pas non plus avec certitude comment ces trous noirs binaires se sont formés", explique El-Badry. "Il y a clairement des lacunes dans nos modèles pour l'évolution des étoiles binaires. Trouver davantage de ces sombres compagnons et comparer leurs statistiques de population aux prédictions de différents modèles nous aidera à reconstituer leur formation."
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COMMENTAIRES
Cer article trés interessant dresse un tableau assez général des groupements d etoiles mais mon commentaire doir rester pedagogique et repondre a quelques interogations de base , dont celles ci :
1/ Quelle est la destinée de notre Soleil ??
Le Soleil ne deviendra jamais une étoile à neutrons, mais finira sa vie sous la forme d’une naine blanche. . La naissance d'une étoile à neutrons s'accompagne d'une supernova de type II ou d'une supernova à effondrement du cœur.
2 /Qui a découvert les étoiles à neutrons ?
C est Robert Openhayer et Volkoff qui ont prédit que certaine étoiles de masse suffisante abotissaient a ce type d étoiles a neutreons ...Mais
Il a fallu encore 30 ans aux astronomes pour découvrir la première étoile à neutrons. En 1967, Jocelyn Bell Burnell, étudiant diplômé en astronomie travaillant pour Antony Hewish à l'Université de Cambridge, a repéré un signal faible et répétitif à l'aide d'un grand radiotélescope de l'Observatoire de radioastronomie Mullard
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More information: Kareem El-Badry et al, A population of neutron star candidates in wide orbits from Gaia astrometry, The Open Journal of Astrophysics (2024). DOI: 10.33232/001c.121261
Provided by California Institute of Technology
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