Ecole doctorale de Physique de la région Parisienne (ED107)

Chapitre 2
Etoiles à neutrons
Sommaire
2.1 Naissance d’une étoile à neutrons . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Structure interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Principes de l’évolution d’un pulsar . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4 Superfluidité et écarts à l’équilibre (article en préparation) 60
Notre compréhension actuelle de l’évolution stellaire suggère que le destin d’une étoile
née isolée dépendrait avant tout de sa masse initiale. La valeur de celle-ci déterminerait
en effet quelles sont les différentes réactions nucléaires qui vont pouvoir se succéder, la
nature des déchets issus de la dernière réaction possible, ainsi que la quantité qu’il en restera.
Or, cette masse inerte va ensuite décider du stade ultime de l’évolution de l’étoile.
Approximativement, plus la masse initiale est importante, plus la quantité de déchets
générés sera conséquente et plus le cadavre sera un objet compact, la limite extrême étant
le trou noir. Les étoiles naissant assez souvent en couples, les scénarios d’évolution sont
généralement complexes et leurs détails restent incertains. Néanmoins, pour une étoile de
masse initiale supérieure à 10 à 12 fois la masse du Soleil (notée M⊙ ∼ 2 × 10 33 g), une
étoile à neutrons peut raisonnablement être attendue. Mais même si l’étoile à neutrons est
le stade ultime de la vie d’une étoile, un tel objet est très loin d’être mort. En effet, une
étoile à neutrons a une structure très diversifiée, est le siège de diverses réactions entre
particules subatomiques, tout en étant généralement en rotation rapide et dotée d’un fort
champ magnétique. Ainsi, en plus des éventuelles ondes gravitationnelles émises par une
étoile à neutrons, il existe une autre source d’information sur sa structure interne : l’observation
de l’évolution thermique et cinétique du pulsar.
Après une présentation des principales étapes de l’évolution stellaire pour un astre
destiné à produire une étoile à neutrons, suit une brève description de la structure interne
d’un tel objet. Un résumé succinct des théories concernant l’évolution des pulsars permet
alors de décrire l’objectif de la collaboration entreprise avec P. Haensel. Des résultats
préliminaires extraits de Villain & Haensel (2003) (en préparation) concluent ce chapitre.