Imaginez un objet céleste à peine plus large qu’une agglomération française moyenne, capable d’effectuer plus de sept cents rotations complètes sur lui-même chaque seconde. Pendant que vous clignez des yeux, cet astre a déjà tourné plusieurs dizaines de fois. Ce scénario, digne d’un film de science-fiction, n’est pourtant pas une fiction : il s’agit d’une réalité astrophysique observée à des milliers d’années-lumière de notre planète, dans une région dense et mystérieuse de notre galaxie. Cette découverte a longtemps semblé impossible, tant elle repousse les frontières que les physiciens pensaient infranchissables.

Un astre de 20 kilomètres qui pulvérise les lois de la physique

Baptisé PSR J1748-2446ad, cet objet céleste appartient à la famille des pulsars, ces étoiles à neutrons qui émettent des faisceaux d’ondes radio de manière régulière, un peu comme un phare balaye l’océan. Ce qui rend celui-ci si particulier, c’est sa taille dérisoire comparée à sa masse colossale : les astronomes estiment qu’il pèse un peu moins de deux fois la masse de notre Soleil, tout en tenant dans un rayon inférieur à 16 kilomètres. Autrement dit, on comprime l’équivalent de deux étoiles comme la nôtre dans un espace à peine plus grand qu’une ville de taille moyenne.

Cette densité extrême a des conséquences vertigineuses sur sa vitesse de rotation. À son équateur, la matière de ce pulsar file à environ 24 % de la vitesse de la lumière, soit plus de 70 000 kilomètres par seconde. Pour se donner une idée, cela représente près de deux mille fois la vitesse d’un avion de ligne. Un tel régime aurait dû, selon certains modèles théoriques, littéralement déstabiliser l’objet sous l’effet d’une instabilité gravitationnelle.

Terzan 5, l’amas d’étoiles où le temps semble s’accélérer

Ce pulsar hors norme ne se trouve pas isolé dans le vide spatial, mais niché au cœur de Terzan 5, un amas globulaire situé à environ 18 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Sagittaire. Ces amas globulaires sont de véritables fourmilières stellaires : des centaines de milliers d’étoiles y sont regroupées dans un espace relativement restreint, créant des conditions de densité propices à des phénomènes extrêmes.

C’est justement cette promiscuité stellaire qui a permis la découverte de ce pulsar record. Grâce au télescope Robert C. Byrd, installé à Green Bank en Virginie occidentale et exploité par la National Science Foundation, une équipe menée par Jason Hessels a scruté cette région du ciel avec une précision remarquable. Le fruit de ce travail a été présenté lors du congrès de l’American Astronomical Society à Washington, révélant non seulement ce pulsar exceptionnel, mais aussi trente nouveaux pulsars milliseconde dans le même amas. Terzan 5 détient ainsi désormais le record du plus grand nombre de pulsars recensés dans un amas globulaire, avec un total de 33 objets identifiés.

716 tours par seconde : comment un pulsar défie la limite de rupture

Avant cette découverte, les astrophysiciens considéraient qu’une étoile à neutrons ne pouvait pas dépasser 700 rotations par seconde sans se disloquer littéralement sous l’effet de sa propre vitesse. Ce seuil théorique reposait sur le fragile équilibre entre la gravité, qui maintient la matière compactée, et la force centrifuge, qui tend à l’éjecter vers l’extérieur. Avec ses 716 Hertz, PSR J1748-2446ad a balayé cette certitude et détrône l’ancien recordman, PSR B1937+21, qui régnait sans partage depuis sa découverte en 1982 avec 642 rotations par seconde.

Comment expliquer une telle prouesse ? Ce type de pulsar, dit milliseconde, tire généralement son énergie cinétique d’une étoile compagne. Dans le cas de PSR J1748-2446ad, un astre voisin l’orbite toutes les 26 heures, lui transférant progressivement de la matière et donc du moment cinétique, un phénomène qui accélère sa rotation au fil du temps, un peu comme une patineuse qui resserre les bras pour tourner plus vite. Ce mécanisme, appelé accrétion, semble donc capable de pousser ces cadavres stellaires bien au-delà des limites imaginées jusqu’alors.

Ce que PSR J1748-2446ad révèle sur les cadavres d’étoiles les plus extrêmes de l’univers

Une étoile à neutrons naît de l’effondrement gravitationnel du cœur d’une étoile massive ayant épuisé son carburant nucléaire. Ce processus catastrophique compresse la matière à un point tel que les protons et les électrons fusionnent pour former des neutrons, donnant naissance à un objet d’une densité inimaginable. Une simple cuillère à café de matière issue d’un tel astre pèserait, sur Terre, plusieurs milliards de tonnes.

L’étude de ces objets extrêmes permet aux scientifiques de tester les limites de la physique dans des conditions impossibles à reproduire en laboratoire. PSR J1748-2446ad agit comme un véritable laboratoire naturel, offrant un aperçu précieux sur la résistance de la matière ultradense et sur les mécanismes d’accrétion qui façonnent ces objets au fil des millénaires. Chaque nouvelle découverte de ce type oblige les chercheurs à revoir leurs modèles théoriques et à repousser sans cesse les frontières du possible.

Ce petit astre de 20 kilomètres de diamètre, perdu à 18 000 années-lumière de nous, nous rappelle à quel point l’univers regorge encore de mystères capables de bousculer nos certitudes les mieux établies. Alors que la course aux découvertes se poursuit dans les amas globulaires comme Terzan 5, une question demeure ouverte : existe-t-il, ailleurs dans notre galaxie, un pulsar capable de tourner encore plus vite, et jusqu’où la matière peut-elle vraiment être poussée avant de céder ?