Etoile à neutrons

[Morgatte 1]

Bonjour,

Je me demandais... Ca se forme comment une étoile à neutrons ?
Le principe c'est quoi ? Les électrons sont éjectés à un moment donné, ou bien l'étoile devient si massive que les forces nucléaires ne sont plus assez forte pour empêcher les électrons de collisionner les protons et du coup on se retrouve qu'avec des neutrons ?
Comment ça se passe ?

 

[xavier2 1 928]

pas vraiment le coin pour de l'astrophysique ..ici c'est plus sur le matériel

Mais grosso modo lors de l'effondrement d'une étoile massive à sa mort ,les électrons des atomes sont "projetés" sur les noyaux  (proton/neutron)... et proton+électron= neutron

 

tu auras des réponses plus précises ici: http://www.astrosurf.com/forum/3-astronomie-générale/

 

Modifié 7 novembre 2023 par xavier2

[Alain_G 137]

Lorsqu'une étoile massive (plus de 8 fois la masse du Soleil) explose en Supernova, ses couches externes s'effondrent en une fraction de seconde sur le coeur de l'étoile et rebondissent ce qui cause l'explosion de la Supernova.

Le coeur de l'étoile est comprimé par cet effondrement jusqu'à former une sphère de seulement 10 à 20 km de diamètre. La pression est telle que les électrons finissent par se combiner avec les protons pour former des neutrons qui constituent pour l'essentiel la nouvelle étoile à neutron ainsi créée.

[patry 1 972]

En fait techniquement c'est l'inverse (mais on arrive au même résultat) ; il y a d'abord effondrement du cœur car les forces thermonucléaire ne compensent plus les forces de gravitation (dans une étoile "normale" ces forces s'équilibrent) par défaut de "combustible". Le cœur "s'arrête" en quelques instants et s'effondre sur lui même, les couches externes vont alors s'effondrer à leur tour mais avec un peu de retard. Ce retard permet au cœur de former une masse compacte de neutrons car la gravitation est devenue plus forte que les interactions qui maintiennent les électrons "loin" des noyaux => on a une "boule de neutrons".

Et lorsque les couches externes heurtent cette sphère compacte elles "rebondissent" et c'est l'explosion de super nova. Du coup, quand on "voit" l'explosion, en fait le cœur de neutrons est normalement déjà formé.

Tout se déroule en quelques secondes les couches externes atteignant une vitesse "significative" par rapport à la vitesse de la lumière et c'est ce qui explique la violence du rebond également. Et c'est lors de ce rebond que la matière "lourde" (> Fer) est formée et UNIQUEMENT là. Donc tout le Cuivre, l'Argent, l'Or le mercure ... de la terre a été créé dans une/des supernovae du passé.

 

J'imagine que si l'étoile est très très grosse elle peut former un trou noir "directement" et là point d'explosion, les couches externes franchissent l'horizon du trou noir et sont perdues à jamais ! L'étoile meurt sans qu'on l'entende crier (cela me rappelle quelque chose).

 

Marc

 

Modifié 1 décembre 2023 par patry

[AlSvartr 2 958]

Il y a 1 heure, patry a dit :

que les interactions qui maintiennent les électrons "loin" des noyaux => on a une "boule de neutrons".

 

Je me permet d'apporter une petite info supplémentaire: c'est surtout la pression de dégénérescence électronique qui maintient les électrons suffisamment éloignés les uns des autres. Les ingrédients pour comprendre de quoi il s'agit:

 

1) les électrons occupent des orbitales autour des noyaux (Fe, Si,...), ce qui leur donnent un état quantique particulier (spin, énergie)

2) le principe d'exclusion de Pauli nous dit qu'il est interdit d'avoir des électrons ayant les mêmes propriétés quantique au même endroit. 

3)  plus la pression augmente, plus les atomes (et donc électrons) se retrouvent côte à côte.

 

-> Le volume minimal du noyau stellaire est défini lorsque les orbitales d'atomes différents rentrent en contact: pour le dire autrement, les électrons d'orbitales appartenant à des atomes différents ce retrouvent côte à côte.

 

Si la pression augmente encore (=si le noyau de l'étoile a sa masse supérieure à la limite de Chandrasekhar), alors les électrons n'ont d'autres choix que de fusionner avec les protons via une réaction beta inverse (via échange d'un boson chargé W)

 

e- + p+ -> nu_e + n0

 

Le dégénérescence électronique étant supprimée, la gravitation gagne jusqu'à ce que ce soient les neutrons nouvellement formés qui reprennent le flambeau pour exercer une pression de dégénérescence neutronique.

 

Très grossièrement on peut dire que le rayon du noyau stellaire autorisé par le principe d'exclusion de Pauli est relié à longueur d'onde de de Broglie des particules responsables de la dégénérescence, elle même proportionnelle à 1/m

 

Donc il est possible (même si encore une fois c'est un calcul très approximatif) de calculer le rapport des rayons une naine blanche (dégénérescence électronique) et une étoile à neutron en utilisant le rapport m_neutron/m_electron.

 

Sachant que lors de la contraction il y a plus ou moins une conservation du moment cinétique de l'astre, et que ce moment cinétique est proportionnel au carré du rayon, on a le rapport des vitesses de rotation naine blanche/étoile à neutron:

 

(m_electron/m_neutron)^2.

 

Si au moment de sa contraction le noyau est une naine blanche qui tourne en 10 jours, alors après son effondrement, l'étoile a neutron tournera en moins d'une seconde.

 

Les calculs sont en réalités bcp plus complexe que cela, mais ça donne un bon ordre d'idée.

 

 

 

[Bruno- 3 981]

Merci Patry et AlSvartr pour ces explications détaillées !

 

AlSvartr : tu parles du rapport des masses du neutron et de l'électron, mais tu ne dis pas combien ça fait, on ne le connaît pas tous par cœur... OK, j'ai trouvé les masses sur internet, le rapport fait 1839, c'est bien ça ? Donc pour une naine blanche qui tourne en 10 jours, ça fait 0,255 seconde si j'ai bien compris, me trompé-je ?

[AlSvartr 2 958]

@Bruno- oui c’est tout à fait ça !

[Franck_77 1 533]

Le 01/12/2023 à 13:21, AlSvartr a dit :

Je me permet d'apporter une petite info supplémentaire:

 

Le 01/12/2023 à 21:48, Bruno- a dit :

Merci Patry et AlSvartr pour ces explications détaillées !

La vache, c'est du coin des débutants ça ? 

 

Le 01/12/2023 à 11:16, patry a dit :

L'étoile meurt sans qu'on l'entende crier (cela me rappelle quelque chose)

"Dans l'espace, personne ne vous entend crier", c'est ça ? Un certain film de Ridley Scott ?

[patry 1 972]

Il y a 20 heures, Franck_77 a dit :

Un certain film de Ridley Scott ?

Il fallait laisser un peu de suspens non ?

Comme Ridley Scott !

[AlSvartr 2 958]

Le 02/12/2023 à 23:50, Franck_77 a dit :

La vache, c'est du coin des débutants ça ? 

Sous les apparences oui ça l'est. Il y a peut-être des termes nouveaux, mais ma réponse est suffisamment explicite pour être comprise entièrement ou partiellement. Si la compréhension n'est que partielle, alors il faut la prendre comme une invitation à en apprendre un peu plus, via le web (dont AS), des bouquins,etc...

 

 

Modifié 4 décembre 2023 par AlSvartr