🔭 Des centaines de millions d'�toiles � neutrons dans notre galaxie, bient�t d�tectables
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Une �tude r�cente dans Astronomy and Astrophysics indique que le futur t�lescope spatial Nancy Grace Roman, gr�ce � ses capacit� dans la d�tection des effets de microlentilles gravitationnelles, pourrait changer la donne. Il permettrait d'identifier ces astres compacts autrement invisibles. Leur nombre exact reste une inconnue pour les astronomes.
Le t�lescope spatial Nancy Grace Roman, observatoire infrarouge de la NASA, devrait transformer l'�tude des �toiles � neutrons et des trous noirs. Cr�dit: NASA's Goddard Space Flight Center
Ces �toiles � neutrons sont les noyaux effondr�s d'�toiles massives, concentrant plus de mati�re que le Soleil dans une sph�re de la taille d'une ville. Ces astres �mettent peu de lumi�re visible, ce qui les rend difficiles � rep�rer. Seules celles qui �mettent des ondes radio r�guli�res, appel�es pulsars, ou des rayons X sont d�tectables. La majorit� d'entre elles reste donc cach�e. C'est l� que Nancy Grace Roman intervient.
La microlentille gravitationnelle est une m�thode employ�e par les astronomes pour d�tecter ces �toiles invisibles. Quand un objet massif, comme une �toile � neutrons, passe devant une �toile lointaine, sa courbure de l'espace d�vie la lumi�re de l'�toile. Cela provoque un bref �clat et un l�ger d�calage de sa position apparente. Le t�lescope pourra mesurer ces deux effets avec une grande pr�cision.
Ce qui rend Nancy Grace Roman si pr�cieux, c'est sa capacit� astrom�trique. La plupart des t�lescopes ne per�oivent que le sursaut de luminosit�, mais celui-ci peut aussi mesurer le minuscule d�placement angulaire de l'�toile. Comme les �toiles � neutrons sont tr�s massives, ce d�placement est plus prononc� que pour d'autres objets. Cela ouvre la voie � une mesure directe de leur masse, une information rare. Les scientifiques n'ont jusqu'ici mesur� la masse que de quelques �toiles � neutrons, toutes en syst�mes binaires.
Les chercheurs esp�rent ainsi d�tecter des dizaines d'�v�nements de microlentille caus�s par des �toiles � neutrons. Ces observations pourraient aussi r�v�ler les "coups de pied" violents re�us lors de leur formation, qui les propulsent � travers la Galaxie � grande vitesse. Mesurer ces vitesses permettrait de mieux comprendre les supernovas. C'est une pi�ce manquante dans notre compr�hension de ces ph�nom�nes.
Sch�ma de la microlentille astrom�trique: la gravit� d'une �toile � neutrons d�forme la lumi�re d'une �toile d'arri�re-plan, cr�ant un d�calage de position. Plus l'objet est massif, plus le d�calage est grand. Cr�dit: NASA, STScI, Joyce Kang (STScI)
M�me un petit nombre de d�couvertes aurait un impact important. Selon Zofia Kaczmarek, de l'universit� de Heidelberg, une seule mesure de masse d'une �toile � neutrons isol�e serait d�j� tr�s pr�cieuse. Cela permettrait de tester les mod�les d'explosion stellaire et d'�tudier la mati�re dans des conditions extr�mes. Actuellement, les masses connues proviennent uniquement de syst�mes binaires. Les �toiles � neutrons isol�es pourraient avoir des masses diff�rentes.
Le t�lescope Nancy Grace Roman n'est pourtant pas con�u pour cela. Destin� � chercher des exoplan�tes, il embarque des instruments tr�s sensibles qui ouvrent de nouvelles possibilit�s. Comme l'indique Peter McGill, du laboratoire national de Lawrence Livermore, il est maintenant accept� qu'il pourra d�tecter des �toiles � neutrons et des trous noirs isol�s. Les scientifiques sont impatients de recevoir les premi�res donn�es.
La microlentille gravitationnelle
La microlentille gravitationnelle est un ph�nom�ne pr�dit par la relativit� g�n�rale d'Einstein. Lorsqu'un objet massif, comme une �toile ou un trou noir, passe devant une source lumineuse plus lointaine, sa gravit� courbe l'espace-temps. Cela d�vie la lumi�re de la source, cr�ant une image d�form�e et souvent amplifi�e. Cet effet est utilis� en astronomie pour �tudier des objets qui autrement seraient invisibles.
Dans le cas de la microlentille dite "photom�trique": on observe un bref sursaut de luminosit� de la source. La plupart des t�lescopes se concentrent sur cette augmentation d'�clat. Mais il existe aussi un effet astrom�trique: la position apparente de la source se d�place l�g�rement. Ce d�placement est minuscule, de l'ordre de quelques millioni�mes de degr�, mais il contient des informations pr�cieuses sur la masse de l'objet.
Le t�lescope Roman est con�u pour mesurer les deux effets. Gr�ce � sa grande pr�cision astrom�trique, il pourra d�tecter les faibles d�calages de position caus�s par des �toiles � neutrons ou des trous noirs. Plus l'objet est massif, plus le d�calage est important. Cela permet non seulement de d�tecter ces astres, mais aussi de d�terminer leur masse directement, une information rare et pr�cieuse.
Les �toiles � neutrons
Les �toiles � neutrons sont les noyaux r�siduels d'�toiles massives apr�s une explosion en supernova. Leur masse est comparable � celle du Soleil, mais comprim�e dans une sph�re d'environ 20 km de diam�tre. Cette densit� extr�me en fait des laboratoires naturels pour �tudier la mati�re dans des conditions impossibles � reproduire sur Terre. Elles poss�dent �galement des champs magn�tiques intenses et tournent tr�s rapidement.
La plupart des �toiles � neutrons sont difficiles � observer car elles n'�mettent que peu de lumi�re visible. Certaines sont d�tectables comme pulsars, en �mettant des impulsions radio r�guli�res. D'autres sont visibles en rayons X si elles accr�tent de la mati�re. Mais la grande majorit� reste invisible. Les mod�les pr�disent qu'il en existerait entre 100 millions et 1 milliard dans la Voie lact�e.