2. Irrégularités de rotation et intérieur d'une étoile à neutrons
On pense qu'une étoile à neutrons est composée en surface d'une croûte solide de fer ionisé et d'un liquide neutronique dont la concentration en noyaux atomiques lourds (fer) diminue avec la profondeur pour devenir un superfluide de neutrons dégénérés quand la masse volumique atteint 1014 grammes par centimètre cube. Plus profondément encore, là où la masse volumique peut atteindre 1016 grammes par centimètre cube, l'état de la matière est peut-être un fluide de quarks. Le chronométrage des pulsars en radioastronomie a révélé deux types d'irrégularités de rotation qui nous renseignent sur l'intérieur des étoiles à neutrons. Le premier type d'irrégularités de rotation observé a un caractère aléatoire à l'échelle de quelques années, et on pense qu'il résulte du transfert irrégulier de l'énergie cinétique de rotation du superfluide vers la croûte solide. Le second type d'irrégularités se traduit par de brusques augmentations de la vitesse de rotation du pulsar suivies d'une lente décroissance durant quelques semaines ou mois pour revenir à la vitesse initiale. Ces brusques augmentations de vitesse suivent de longues périodes calmes pendant lesquelles le ralentissement naturel du pulsar devrait s'accompagner d'une diminution de l'aplatissement de son ellipsoïde d'équilibre. La croûte extrêmement rigide s'y oppose jusqu'à ce qu'elle craque brusquement pour retrouver une nouvelle figure d'équilibre, les contraintes étant devenues trop fortes. Cette réorganisation de la figure du pulsar altère le moment d'inertie, entraînant les variations brusques de vitesse observées. Cette explication est applicable à la série de sursauts de vitesse observés sur le jeune pulsar du Crabe mais est incompatible avec la série rapportée sur le pulsar de Vela. Une autre explication a été proposée mettant en œuvre un phénomène quantique : la croûte solide d'un pulsar perdant de l'énergie de rotation par ses faisceaux radio tourne en général plus lentement que le superfluide intérieur, compte tenu de l'absence de viscosité ; cependant, les propriétés quantiques d'un tel fluide conduisent à son accrochage rigide intermittent avec la croûte solide, la réaccélérant de façon brusque et brève. L'observation des sursauts de vitesse de rotation des pulsars permet d'approfondir notre connaissance sur la nature quantique de la matière dans un état de densité impossible à atteindre en laboratoire.
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