Etoiles à neutrons
Une étoile à neutrons se forme à la suite de l'explosion d'une étoile en supernova. Lorsque la masse du c½ur d'une étoile est supérieur à 1,44 masse solaire, l'énergie engendré par l'effondrement est telle, que les électrons percutent les protons, pour former des neutrons. Les neutrons, contrairement aux protons, ne se repoussent pas, ce qui permet à l'étoile, formée de neutrons, de s'écrouler sur elle même. Mais l'étoile ne s'effondre pas indéfiniment, la pression de dégénérescence des neutrons, va permettre d'arrêter l'effondrement gravitationnel. Lorsque l'équilibre est atteint, la matière de l'étoile est confinée dans une sphère d' un rayon de quelque kilomètres seulement, atteignant des densités énormes, de l'ordre de 100 millions de tonnes au cm3.
Lors de l'effondrement, il y a conservation de l'énergie magnétique. Puisque la surface a diminuée, la valeur du champ magnétique est devient énorme, et peut atteindre le milliard de teslas (à titre de comparaison, le champ magnétique terrestre est de 5.10-5 teslas). De plus, il y a conservation du moment cinétique, qui est fonction de la vitesse angulaire, de la masse et du rayon de l'étoile. Comme le rayon a considérablement augmenté, et que la masse est la même, la vitesse angulaire doit augmenter afin de conserver le moment cinétique ( Vous avez sûrement déjà vu du patinage artistique, lorsqu'il se mettent à tourner comme une toupie ? Si le patineur écarte les bras, il ralentit sa rotation. Si il les sert contre son corps, sa rotation s'accélère. C'est du à la conservation du moment cinétique. Et bien l'étoile en effondrement obéit à la même loi que le patineur !).
Une étoile à neutron, est donc le reste d'une étoile en fin de vie, d'un rayon de quelques kilomètres, animée d'un mouvement de rotation extrêmement rapide, et d'un champ magnétique très intense, et composée d'une fine croûte solide emprisonnant un superfluide de neutrons, d'une densité de 100 millions de tonnes par cm3.
Des particules sont arrachées à la croûte de l'étoile, et accélérées par le champ magnétique. Elle deviennent relativistes en s'élevant le long des lignes de champ, et émettent un fort rayonnement synchrotron, qui s'échappe des pôles magnétiques de l'étoile. On parle alors de pulsars.
Le pôle magnétique ne correspond généralement pas avec l'axe de rotation du pulsar. Ainsi, si un des faisceaux est dirigé vers un observateur, celui ci verra une suite de flash réguliers, dont la fréquence correspond à la vitesse de rotation du pulsar, à la manière d'un phare. C'est de cette particularité que leur viennent le nom de pulsar.
Cette série d'impulsions qui caractérise les pulsars permet donc de détecter la présence d'une étoile à neutron. Une autre façon de les détecter, lorsqu'on n'a pas le privilège de se trouver dans l'axe du faisceau, est par les effets qu'ils produisent sur la matière voisine. Ainsi, lorsque le pulsar appartient à un système binaire, il arrache de la matière à sa compagne, qui forme un disque d'accrétion autour de l'étoile à neutrons, se comprimant et s'échauffant, ce qui entraîne une émission de rayon X.
Magnetars
Certaines étoiles à neutrons, cependant, émettent des rayons X et des bouffées de rayons gamma, alors qu'elles n'appartiennent pas à un système binaire. Ce sont des magnetars, ou encore SGR (Soft Gamma Repeater). Ce phénomène n'a été mis en évidences que très récemment, et est encore mal connu. On pense cependant que les magnetars seraient des étoiles à neutrons jeunes, possédant un champ magnétique très intense. Le rayonnement X de basse énergie, serait émis par des particules accélérées par le champ magnétique. Celui si, à cause de sa trop grande intensité, exerce des contraintes importantes sur la croûte de l'étoile à neutrons, qui provoqueraient une rupture de la croûte, et une libération d'énergie sous forme de rayons gamma.
Au bout d'une dizaine de milliers d'années, l'énergie qui provoquait la rupture de la croûte s'amoindrit, ne permettant plus l'évacuation d'énergie par les bouffées gamma.Cependant, une énorme quantité d'énergie reste à évacuer, et va chauffer la surface au delà du millions de degré, provoquant pendant quelques dizaine de milliers d'années, l'émission de rayons X. On parle alors de pulsars X atypiques, ou AXP (Anomalous X-ray Pulsars).