216– genese d’une etoile : pulsars et magnestars (2)

 LES TEXTES ET DEFINITIONS

a)La croûte d'une étoile à neutrons ou d'un pulsar étant composée d'un matériau extrêmement rigide, le réajustement de celle-ci pour suivre la configuration d'équilibre hydrostatique ne se fait pas de façon continue, mais par à-coups successifs.

b) L’ étoile à neutrons va très rapidement se refroidir, perdant en quelques secondes son contenu en neutrinos, sa surface devenant par ailleurs une sorte d'écorce rigide formée d'un réseau coulombien de noyaux, quelque chose de très analogue aux solides ordinaires. Mais avant que l'écorce ne se rigidifie, la haute température de l'étoile à neutrons implique l'existence de mouvements complexes du plasma qui la compose, des "mouvements convectifs", sortes de va-et-vient circulaires similaires à ceux observés dans de l'eau en train de bouillir.

c) Comme une dynamo cosmique, le pulsar fournit l'énergie nécessaire aux émissions X, accélérant les particules chargées et produisant les jets en X jaillissant des pôles. Il est également à l’origine de l’intense vent observé dans la direction équatoriale. Les bords étranges de cette structure sont dus à l’écoulement des particules chargées.

d) les nébuleuses a vent de pulsar sont alimentées par l'injection permanente d'un vent d’électrons et de positrons relativistes accélérés par l'onde de choc délimitant la nébuleuse. Ces particules chargées rayonnent dans les différents domaines du spectre électromagnétique et notamment dans le domaine des rayons gamma. L’émission gamma résulte de la création de paires électrons-positrons au sein de la magnétosphère du pulsar.

Ainsi, ces sursauts gammas seraient très semblables aux éruptions solaires, phénomène qui comme les fameuses taches solaires, tire son origine de l'activité magnétique du Soleil. Lequels seraient plutôt sources d'un rayonnement lui aussi issu de l'effet de leur fort champ magnétique sur la matière interne et/ou arrachée à leur écorce.

e) Le modèle de reconnexion magnétique dans les jeunes magnétars prédit l'existence de l'équivalent de l'éruption solaire pour la magnétar, c'est-à-dire l'éjection d'une "boule de feu" qui accompagne le rayonnement proprement dit. Cette "boule de feu" ne serait presque pas composée de matière, la seule contribution matérielle provenant de la matérialisation de photons sous la forme de paires électrons-positrons. Or, du fait du très intense champ magnétique, le modèle des magnétars prédit qu'un telle "boule de feu" devrait rester piégée dans les environs de l'étoile jusqu'à évaporation de la boule après que les particules chargées, accélérées par le champ, ont rayonné toute leur énergie et se sont annihilées. En effet, l'observation continue de la "queue décroissante" du rayonnement a montré que cette part du rayonnement de SGR 1806-20 était en accord avec un modèle selon lequel une boule de feu, en expansion à environ un tiers de la vitesse de la lumière, de durée de vie finie et située dans un fort champ magnétique, serait responsable de cette seconde partie de l'émission électromagnétique.

COMMENTAIRES

Le problème du modèle actuel c’est de comprendre comment un astre aussi dense que l’étoile à neutron et n’ayant plus de réactions nucléaires peut émettre de particules à partir d’une boule de feu alors même qu’il règne une intense force de gravité :

Une étoile à neutrons est un astre principalement composé de neutrons maintenus ensemble par les forces de gravitation. De tels objets sont le résidu compact issu de l'effondrement gravitationnel du cœur d'une étoile massive quand celle-ci a épuisé son combustible nucléaire, d'où leur nom. Le résidu compact n'a d'étoile que le nom : il n'est plus le siège de réactions nucléaires et sa structure est radicalement différente de celle d'une étoile ordinaire. Sa masse volumique est en effet extraordinairement élevée, de l'ordre de 10¹⁵ grammes (soit un milliard de tonnes) par centimètre cube.

En 1975, M. Ruderman et P. Sutherland ont :

proposé un modèle plutôt tarabiscoté, mais séduisant, dans lequel la dynamo constituée par l'étoile à neutrons engendre un gigantesque champ électrique (plusieurs milliards de volts) sur une épaisseur de quelques dizaines de mètres au-dessus de la surface de l'étoile. Dans les régions proches de l'axe magnétique - autrement dit, les calottes polaires - les forces électriques se révèlent alors plus puissantes que la gravitation, et sont donc susceptibles d'arracher massivement des particules chargées de la surface de fer de l'astre. Le phénomène touchant bien davantage les électrons que les protons, près de 2000 fois plus massifs, et donc plus difficiles à déplacer. Il s'ensuit que l'étoile acquiert à sa surface une charge positive, et qu'elle se retrouve entourée un nuage de charges négatives (magnétosphère). Surface et magnétosphère se retrouvant séparées par une région vide.

Le moins que l’on puisse dire c’est que les explications sont loin d’être satisfaisantes. Nous retiendrons l’idée de «  l'éjection d'une "boule de feu" qui accompagne le rayonnement proprement dit.

Cette "boule de feu" ne serait presque pas composée de matière, la seule contribution matérielle provenant de la matérialisation de photons sous la forme de paires électrons-positrons».

Dans le modèle d’astrogenèse que nous défendons, le cœur photonique d’une étoile naissante est bien un plasma de prématière absolument dense et d’une température extrême : une boule de feu ! L’éjection de photons se traduit par la matérialisation et de particules, électrons mais aussi de protons et neutrons.