2024-01-11 15:33:45
Les étoiles à neutrons massives ont une pression si énorme dans leur noyau que les neutrons qui y résident perdent leur intégrité et deviennent un nouveau type de matière.
Les scientifiques viennent peut-être de confirmer une hypothèse de longue date selon laquelle les étoiles à neutrons contiennent de la matière quark cachée dans leur noyau
Les étoiles à neutrons sont les corps célestes les plus denses connus des astronomes, avec une masse dépassant celle du Soleil, regroupés dans une boule d’un diamètre d’environ 20 kilomètres. On pense généralement qu’ils sont constitués de neutrons purs, ce qui signifie que leur intérieur devrait ressembler à de gigantesques noyaux atomiques, environ 13 ordres de grandeur plus denses que la Terre.
Cependant, selon certaines théories, les étoiles à neutrons les plus massives ont une pression si énorme dans leur noyau que les neutrons qui y résident sont écrasés et perdent leur intégrité, ce qui donne naissance à un nouveau type de matière appelée « matière quark ».
La chromodynamique quantique, la théorie moderne des interactions fortes, prédit que les propriétés de la matière des quarks sont très différentes de celles de la matière des neutrons, et les astronomes soupçonnent que ces différences devraient se refléter dans la structure des étoiles à neutrons, comme leur densité, leur pression interne, leur taille et leur densité. autres.
Pour le découvrir, une équipe internationale de chercheurs a analysé un vaste ensemble d’observations d’étoiles à neutrons, en les comparant aux prédictions théoriques de leurs structures, faites toutes deux en supposant que leurs noyaux sont composés soit de quarks, soit de matière neutronique.
«Il est fascinant de voir concrètement comment chaque nouvelle observation d’étoile à neutrons nous permet de déduire les propriétés de la matière des étoiles à neutrons avec une précision croissante», a déclaré Joonas Nättilä, l’un des principaux auteurs de l’étude publiée dans Communications naturelles.
Les scientifiques ont analysé la relation entre le rayon et la masse de différentes étoiles à neutrons, les propriétés des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de paires et une mesure de la masse maximale d’une étoile à neutrons. Toutes ces propriétés dépendent de la composition de leurs noyaux.
«Nous avons dû utiliser des millions d’heures de calcul sur un supercalculateur pour pouvoir comparer nos prédictions théoriques aux observations et limiter la probabilité de noyaux de quarks-matière», a déclaré Joonas Hirvonen, doctorant. étudiant travaillant avec Nättilä et Vuorinen.
L’équipe a conclu que les étoiles à neutrons les plus légères, qui ont une masse légèrement supérieure à celle du Soleil, ne contiennent pas de matière de quarks, tandis que les plus grandes d’entre elles, qui sont environ 2,5 fois plus lourdes que le Soleil, ont probablement un noyau de quarks.
Pour déterminer cela avec une certitude absolue, les scientifiques affirment qu’ils ont besoin de plus d’informations sur leur structure, en particulier sur le lien entre taille et masse.
Compte tenu de la précision toujours croissante de notre capacité à mesurer les propriétés du rayonnement X des étoiles à neutrons, ainsi que les ondes gravitationnelles qu’elles émettent lorsqu’elles fusionnent entre elles ou avec des trous noirs, il semble probable que ces données pourraient devenir disponibles dans le futur proche.
Référence : Emeli Annala, et al., La matière en interaction forte présente un comportement déconfiné dans les étoiles à neutrons massifs, Nature Communications (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-44051-y
Crédit image vedette : LoganArt sur Pixabay
#Les #étoiles #neutrons #pourraient #cacher #matière #quark #dans #leur #noyau