Une étrange étoile morte peut avoir une surface solide faite de cristaux de fer

Les observations aux rayons X montrent qu’un magnétar distant peut avoir une surface faite d’un matériau étrange quelque part entre un solide et un fluide au lieu d’un gazeux comme la plupart des étoiles

Par Léa Grue

Une étoile étrange à environ 13 000 années-lumière peut avoir une surface solide et non gazeuse comme la plupart des étoiles. L’étoile, appelée 4U 0142+61 mais simplement surnommée 4U, est un magnétar – le cadavre dense et hautement magnétisé d’une étoile géante qui a explosé en supernova – et les chercheurs n’en ont jamais vu un comme celui-ci auparavant.

Roberto Turolla de l’Université de Padoue en Italie et ses collègues ont utilisé un satellite de la NASA appelé Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) pour examiner les rayons X du magnétar. Plus précisément, ils ont examiné la polarisation de la lumière – le plan dans lequel les ondes lumineuses oscillent lorsqu’elles se propagent dans l’espace. Cela dépend fortement du milieu à travers lequel les ondes se propagent, ainsi que des champs électromagnétiques, ils ont donc pu l’utiliser pour caractériser la surface de 4U et la zone qui l’entoure directement.

Ils ont trouvé deux propriétés étranges suggérant que le magnétar pourrait avoir une surface solide. La première était que la polarisation de la lumière était très faible, alors qu’un gaz aurait agi comme un filtre et aurait laissé passer la lumière majoritairement polarisée. Le second était un changement soudain de 90 degrés dans l’angle de polarisation, exactement ce que les simulations prédisent pour les rayons X voyageant à travers une surface solide directement dans un espace vide de tout sauf des champs électromagnétiques.

En raison de l’extrême gravité à la surface du magnétar, cette étrange coquille est très probablement un type de matériau appelé plastique Bingham, qui se situe quelque part entre un solide et un fluide – la mayonnaise et le dentifrice en sont deux exemples courants. Mais au lieu d’être fait de tout ce que nous associerions couramment aux fluides, il est probablement fait d’étranges cristaux de fer et d’autres éléments lourds, leurs atomes étirés en forme de cigare par les puissants champs magnétiques, dit Turolla.

Bien que cette étoile semble avoir une surface, il est hors de question de marcher dessus car la gravité à vos pieds serait bien plus forte que la gravité à votre tête. «Il y a cette énorme différence de gravité, qui vous tuerait certainement parce qu’elle vous spaghettiserait. Ensuite, il y a toutes les radiations et la chaleur extrême », explique Turolla. “Même s’en approcher serait très dangereux.”

Il n’est pas encore clair si nous devrions nous attendre à ce que de telles surfaces solides soient courantes dans les magnétars. Les chercheurs ont choisi 4U car ce type d’observation nécessite beaucoup de lumière et c’est l’un des magnétars les plus brillants du ciel, mais les observations ont tout de même duré près d’un mois. Pour rassembler suffisamment de données pour déterminer si les surfaces des autres magnétars sont solides ou gazeuses, nous devrons peut-être attendre un peu.

Référence de la revue : La scienceDOI : 10.1126/science.add0080

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