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Pulsars et Étoiles à neutrons — Transcript

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0:02[Musique]
0:05bonjour à tous aujourd'hui dans science
0:07clic pulsar et étoile à neutrons depuis
0:12la terre le ciel nocturne est parsemée
0:15d'une multitude de points lumineux pour
0:17la plupart il s'agit des toiles
0:19d'immenses boules de plasma en fusion
0:22qui rayonne d'une lumière intense de par
0:24leur température élevée bien qu elle
0:27fluctue légèrement à cause des
0:29perturbations de l'atmosphère la lumière
0:31des étoiles est plutôt stable et ne
0:33varie pas en intensité mais dans les
0:36années 1960 en observant le ciel dans
0:39d'autres longueurs d'onde
0:40les astronomes découvre des points
0:42bryant qui clignotent au cours du temps
0:44ces points semble t m des oscillations
0:47extrêmement régulière dont la luminosité
0:50pulse de façon métronomique
0:52on les baptise pulsar pour comprendre
0:59d'où viennent ces pulsars il va falloir
1:01nous plonger dans la vie d'une étoile
1:03on s'intéresse à une étoile dix fois
1:06plus massive que notre soleil
1:09au cours de sa vie notre étoile brûle
1:12son carburant par un procédé de fusion
1:14nucléaire
1:14le coeur de l'étoile libère ainsi de
1:17l'énergie vers l'extérieur ce qui lui
1:20permet de s'opposer à la pression de la
1:21gravité et de rester stable mais à la
1:26fin de son existence alors qu'elle n'est
1:28âgée que d'environ 100 millions d'années
1:29notre étoile finit par s'épuiser
1:32elle est venue à bout de tout son
1:34carburant et la fusion nucléaire en son
1:36coeur s'arrête
1:37l'étoile n'est plus en équilibre plus
1:40rien ne vient s'opposer à la gravité du
1:42coeur qui commence alors à s'effondrer
1:45sous son poids
1:48tandis qu il rétrécit le coeur de
1:51l'étoile se comprime sa température
1:53monte à plusieurs milliards de degrés et
1:56il se met à tourner de plus en plus vite
1:58générant un champ magnétique de plus en
2:00plus puissants au bout d'un moment le
2:04noyau devient si dense que les
2:06particules qui composent la matière sont
2:07forcés de fusionner les électrons
2:10pénètre dans les noyaux d'atomes et se
2:12combine avec les protons ils forment
2:15ainsi des neutrons et rejette au passage
2:17une quantité faramineuse de neutrinos
2:19[Musique]
2:22soudain la taille du coeur devient si
2:24faible que les neutrons se heurtent les
2:27uns aux autres stoppé net le coeur ne
2:30peut plus se comprimer davantage la
2:32contraction s'arrête brusquement et les
2:35couches extérieures de l'étoile sont
2:37violemment soufflé par l'ondé de choc et
2:39les neutrinos qui les traversent
2:41l'étoile explose c'est une supernova
2:47l'explosion de l'étoile laisse derrière
2:50elle un gigantesque rémanents un nuage
2:52de gaz et de poussières interstellaires
2:54qui donnera peut-être naissance un jour
2:57à de nouvelles étoiles
3:01mais après sa mort le coeur de l'étoile
3:03est toujours là il s'agit désormais
3:05d'une minuscule boules de matières
3:07formes et de neutrons comprimer les uns
3:09contre les autres c'est un cadavre des
3:12toiles qu'on appelle étoile à neutrons
3:15[Musique]
3:18lors de leur formation les étoiles à
3:21neutrons peuvent se présenter dans
3:22différents systèmes
3:23beaucoup des toiles par exemple orbite
3:26en couple dans des systèmes binaires
3:28autour d'une autre étoile après la mort
3:31de l'une des deux étoiles
3:32l'étoile à neutrons qui lui succède va
3:34parfois continuer de tourner autour de
3:36sa partenaire de même si l'étoile était
3:41initialement entouré de planète
3:42celles ci vont parfois continuer de
3:44tourner autour du cadavre
3:47[Musique]
3:50une étoile à neutrons est un astre
3:53incroyablement dense qui renferme à lui
3:55seul la masse de plusieurs soleil dans
3:58quelques dizaines de kilomètres c'est
4:00l'équivalent de la masse de pluton
4:02comprimé dans la taille d'une bactérie
4:05si on l'a compris mais légèrement
4:07davantage la gravité prendrait le dessus
4:09et l'astre se transformerait en trou
4:11noir
4:14l'étoile à neutrons est également
4:16extrêmement chaude pour certaines la
4:19température de surface peut dépasser
4:20plusieurs millions de degrés celsius du
4:25fait de sa petite taille elle tourne
4:26très vite sur elle même en ce compris
4:29mon le coeur de l'étoile qui l'a formé à
4:31accélérer jusqu'à atteindre des vitesses
4:34proches de celle de la lumière
4:36une étoile à neutrons peut effectuer
4:38près de 1000 rotation sur elle-même en
4:40l'espace d'une seconde une voiture dont
4:43les roues tournent aurait aussi vite se
4:45déplacerait à cinq mille kilomètres par
4:47heure à la surface d'un tel astres la
4:52gravité est insoutenable et donne lieu à
4:55d'étranges phénomènes de relativité
4:57tout d'abord le temps est fortement
5:00dilatées si un astronaute se posait sur
5:03l'étoile à neutrons
5:04il ne vieillit ray que de dix mois pour
5:06chaque année qui s'écoule sur terre
5:09malheureusement pour lui les forces de
5:11marée sont également colossal la
5:14différence de gravité entre sa tête et
5:16ses pieds et son million de fois plus
5:18forte que l'attraction terrestre
5:19il finirait instantanément spaghetti
5:22fier enfin l'étoile à neutrons dévie les
5:27rayons lumineux autour d'elle pour ben
5:28la géométrie de l'espace temps comme un
5:31trou noir
5:32elle crée ainsi des effets de lentille
5:34gravitationnelle qui déforme l'image des
5:36objets environnants et qui nous
5:38permettent même d'observer sa face
5:40arrière
5:41[Musique]
5:44la structure interne d'une étoile à
5:46neutrons est encore mal connue petit et
5:49très distantes
5:50il est impossible d'observer leurs
5:52compositions depuis la terre il faut
5:54donc s'en remettre aux mathématiques qui
5:56décrive la façon dont se compressent la
5:58matière par la physique quantique en
6:04surface une étoile à neutrons et très
6:06probablement entouré d'une fine
6:07atmosphère pas plus épaisse qu'un cheveu
6:09sous laquelle se présente une surface
6:12parfaitement lisse la gravité
6:14aplatissant toute aspérité qui
6:16dépasserait sous sa surface
6:21l'étoile à neutrons possède tout d'abord
6:23une croûte principalement solide formée
6:25de noyaux d'atomes et d'électrons libres
6:28à mesure qu'on s'y enfonce
6:30la pression augmente et les noyaux
6:33d'atomes commencent à se combiner avec
6:34les électrons pour former davantage de
6:36neutrons la forte pression permet de
6:40stabiliser ces noyaux plus lourds qui se
6:42désintégrera d'ordinaire à force les
6:47noyaux d'atomes eux mêmes commencent à
6:49se combiner entre eux et s'agencent pour
6:51former des amas encore plus gros plus en
6:54plongée dans la croûte
6:55plus la compétition entre les
6:57différentes forces gravité
6:59électromagnétisme et interaction forte
7:01va pousser ces regroupements de matière
7:03à se comprimer entre eux les noyaux
7:06fusionnent alors pour former des
7:08structures plus longue en forme de tube
7:11plus profondément encore ces tubes sont
7:14poussés les uns contre les autres et se
7:16regroupent pour former un feuilleté de
7:18couches superposées les unes sur les
7:20autres
7:21enfin ces couches se regroupent entre
7:24elles et se referment petit à petit
7:26laissant apparaître des creux dans un
7:28liquide de neutrons ces différentes
7:34structures en réseau géométriques qui
7:36apparaissent à la base de la croûte
7:37formeraient l'un des matériaux les plus
7:39résistants de l'univers des sortes de
7:42noyaux d'atomes à grande échelle que les
7:44chercheurs ont baptisé pâte nucléaire
7:47leur géométrie rappelle en effet des
7:50gnocchis des spaghettis ou encore des
7:52lasagnes ce qui permet aux scientifiques
7:54de classifier ces structures de façon
7:56intuitive
8:00si l'on décide de plonger plus
8:02profondément encore on dépasse les
8:04limites de la croûte et on entre dans la
8:06zone où la pression est la plus forte
8:08c'est le noyau de l'étoile à neutrons le
8:12coeur d'une étoile à neutrons est une
8:14région extrêmement difficile à décrire
8:16car elle repousse les limites de nos
8:18modèles les conditions de pression ils
8:21sont tellement intense qu'entre en jeu
8:23des principes de la physique quantique
8:26notamment les particuliers sont
8:28tellement rapprochées qu'elle se
8:30repoussent par le simple fait de ne pas
8:31pouvoir se superposer c'est ce qu'on
8:34appelle le principe d'exclusion
8:36cette forme de matière dont la structure
8:39est régie par le principe d'exclusion
8:41est appelée matière dégénéré la matière
8:44dégénéré est encore très mystérieuse il
8:47existe plusieurs hypothèses très variés
8:49quant à ses formes les plus extrêmes
8:51il pourrait simplement s'agir de
8:53neutrons collés les uns aux autres mais
8:56les neutrons n'étant pas des particules
8:57élémentaires ils sont eux mêmes composés
8:59de quark
9:00on peut imaginer que sous de telles
9:02pressions les quarks se séparent pour
9:04former un super fluide ou même un plasma
9:07de quarks et de gluons dans les
9:09propriétés seraient très exotique
9:13l'intérieur des étoiles à neutrons reste
9:16encore une énigme sur laquelle les
9:18chercheurs travaillent d'arrache-pied
9:19[Musique]
9:22lors de sa formation l'étoile à neutrons
9:24a acquis un champ magnétique extrêmement
9:27puissant sur terre des scientifiques
9:30sont capables de générer des champs
9:31magnétiques de plusieurs dizaines de
9:33tesla qui sont suffisants pour faire
9:34léviter des objets et même des êtres
9:37vivants mais une étoile à neutrons
9:39génère un champ magnétique plusieurs
9:41millions de fois plus puissant un tel
9:44champ magnétique est si intense qu'il
9:46est capable d'altérer les fluctuations
9:48du vide quantique lui même il peut ainsi
9:50conférées à l'espace autour de lui des
9:53propriétés de réfraction la lumière qui
9:55le traversent
9:56peut être déviée se dédoubler où se
9:58recombiner
10:00la façon d'un aimant le champ magnétique
10:03d'une étoile à neutrons s'échappe par un
10:05pôle nord s'enroule autour de l'astre et
10:08y rentrer par un pôle sud
10:10l'étoile à neutrons possède ainsi un axe
10:13magnétique qui dans la plupart des cas
10:15n'est pas aligné avec son axe de
10:17rotation quand elle tourne sur elle même
10:21le champ magnétique de l'étoile à
10:23neutrons est entraînée par cette
10:25rotation ce qui crée des fluctuations
10:27très importantes qui vont se propager à
10:29la vitesse de la lumière
10:32à proximité le champ magnétique va
10:35piéger la matière et la forcer à rester
10:38autour de l'astre créant ainsi un disque
10:40de matière al'inverse à grande distance
10:44le champ magnétique varie tellement vite
10:46qu'il s'ouvre et accélère les particules
10:49chargées vers l'extérieur de cette façon
10:52l'étoile à neutrons va produire deux
10:55faisceaux d'ondés électromagnétiques
10:56extrêmement puissante qui s'échappe le
10:59long de son axe magnétique à la manière
11:02d'un phare cosmique
11:03ces faits sont rayonnants vont balayer
11:06l'espace de façon périodique et émettre
11:08un signal dont les oscillations seront
11:10visibles par les astres qu'il balaie
11:13lorsque la terre se trouve sur le chemin
11:15de l'un de ces faisceaux on observe un
11:18petit point qui clignotent dans le ciel
11:20c'est un pulsar
11:22[Musique]
11:27depuis les années 1960
11:30des observations de pulsar sont
11:31répertoriés et classifiés en fonction de
11:34leur fréquence d'oscillation plus
11:36l'étoile à neutrons tourne vite sur elle
11:38même plus on reçoit sur terre des
11:40pulsations rapide on peut ainsi
11:43catégoriser différentes populations de
11:45pulsars certains tournent très vite sur
11:49eux mêmes à presque 1000 rotations par
11:51seconde
11:51si pulsar très rapide se présente pour
11:54la plupart dans des systèmes binaires en
11:56orbite autour d'une étoile
11:57ils ont pu accélérer jusqu'à ces
12:00vitesses extrêmes en capturant une
12:02partie de la matière de l'étoile
12:06al'inverse d'autres pulsar tourne plus
12:08lentement sur eux mêmes au rythme de
12:10quelques tours par minute
12:14la rotation d'une étoile à neutrons est
12:16extrêmement stable
12:17sa précision est comparable à celle de
12:20nos meilleures horloges atomiques
12:22mais au cours des milliers d'années de
12:24son existence
12:25l'astre va perdre de l'énergie
12:27magnétique par rayonnement et
12:29gravitationnelle dans la courbure de
12:31l'espace-temps progressivement les
12:35pulsars perdent de la vitesse et
12:37finissent par n'effectuer que quelques
12:38tours par minute
12:42au cours de ce processus de
12:44ralentissement la surface de l'astre va
12:46s'ajuster à la diminution de la force
12:48centrifuge et prendre une forme plus
12:50féeriques de façon très brusque la
12:53surface va s'écraser de quelques
12:55micromètres
12:55en l'espace d'un millionième de seconde
12:58ces phénomènes ont pour effet
13:00d'accélérer légèrement la rotation de
13:02l'astre de façon très soudaine les
13:07différentes populations de pulsar sont
13:09classifiés dans un diagramme où figurent
13:11leur vitesse de rotation en fonction de
13:14leur rythme de ralentissement on y
13:17retrouve les pulsars binaire qui tourne
13:19très vite sur eux mêmes et sont très
13:20stables ainsi que les pulsars plus lent
13:23qui ralentissent au cours du temps
13:26depuis la terre on observe des
13:28rayonnements de tous types
13:29la plupart des pulsars émettent des
13:32ondes radio mais d'autres peuvent
13:33émettre des rayons x plus énergétiques
13:36de par leur rotation et leurs champs
13:38magnétiques voire parfois des rayons
13:40gamma
13:42certains de ces pulsars possède des
13:45champs magnétiques si puissant qu'on les
13:47appelle des magnetar ils émettent des
13:49gerbes de rayons x et de rayons gamma
13:51très intense de façon irrégulière
13:54ce qui rend leur comportement très
13:55complexe à décrire
13:57[Musique]
14:02on connaît aujourd'hui près de 3000
14:04pulsar au sein de notre galaxie
14:07malheureusement la grande majorité des
14:09étoiles à neutrons reste inobservable
14:11depuis la terre pour la plupart leurs
14:14faisceaux très restreint ne traverse pas
14:16notre ciel et nos télescopes actuelles
14:18ne permettent de détecter que les plus
14:19tard les plus actifs ces astres sont
14:23encore mystérieux et très peu compris
14:25les soulèvent des questions astronomique
14:27physiques et mathématiques qu'il reste
14:30encore à résoudre mais les pulsars
14:33présente un intérêt sans précédent dans
14:34le monde de l'astronomie
14:35il pourrait permettre de vérifier la
14:37théorie de la relativité générale en la
14:39poussant dans ses limites les plus
14:41extrêmes permettre également de
14:43comprendre le comportement de la matière
14:45sous des pressions aussi intense ils
14:47nous fournissent des horloges cosmique
14:49d'une stabilité hors du commun et leurs
14:52études pourraient renfermer des indices
14:53quant au comportement des ondes
14:55gravitationnelles indirectement les
14:59pulsars pourrait nous renseigner sur la
15:00nature de la matière noire et la
15:02présence potentielle de trous noirs
15:03primordiaux dans l'univers il représente
15:07également de très bons repères pour
15:08aider nos satellites à s'orienter dans
15:10l'espace et c'est autour d'un pulsar que
15:13furent découvertes les toutes premières
15:15exoplanètes
15:21[Musique]
15:23vous
15:28[Musique]

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