:: OSEL.CZ :: – Les étoiles à neutrons massives ont-elles des intérieurs faits de matière de quarks ?

Les étoiles à neutrons sont extrêmes en elles-mêmes. À l’intérieur d’eux se trouve une matière extrêmement compressée et, de notre point de vue, très exotique. La question est de savoir s’il est suffisamment compressé pour qu’il contienne plus ou moins de quarks et de gluons libres. Des preuves supplémentaires en faveur de l’existence de la matière quark ont ​​été récemment fournies par des calculs effectués sur des superordinateurs.

À l’intérieur des étoiles à neutrons se cache de la matière ayant probablement la densité la plus élevée de l’univers actuel. Il n’est pas surprenant que l’étoile à neutrons entière représente plus ou moins deux Soleils regroupés dans une sphère d’environ 24 kilomètres. D’un certain point de vue, une étoile à neutrons est un noyau atomique unique contenant un grand nombre de protons et de neutrons.

Aleksi Vuorinen. Crédit : Maarit Kytöharju / Université d’Helsinki.

Les étoiles à neutrons fascinent naturellement les astrophysiciens, mais en même temps, de nombreuses questions restées sans réponse leur sont associées. L’un d’eux est la densité réelle de la matière à l’intérieur des étoiles à neutrons. Il est si dense qu’il écrase les protons et les neutrons en une autre phase très exotique de la matière, la matière dite des quarks froids (Matière noire froide) ? Les scientifiques débattent depuis longtemps de l’existence d’une telle matière.

Logo. Crédit : Université d’Helsinki.

S’il est réel, alors les protons et les neutrons en tant que tels n’y existent plus. Comme le dit Aleksi Vuorinen de Helsingin yliopisto, dans la matière des quarks, les composants qui composent les protons et les neutrons, c’est-à-dire les quarks et les gluons, seraient libérés et pourraient se déplacer plus ou moins librement.

Mais comment savoir si les étoiles à neutrons contiennent de la matière quark ? Nous n’avons pas d’étoile à neutrons près de nous, et nous n’en examinerons probablement même pas une. Vuorinen et ses collègues de l’équipe de recherche internationale ont appliqué à cela des calculs massifs de supercalculateurs au Centre finlandais de supercalcul CSC, ainsi qu’aux observations astrophysiques actuelles. Avec leur aide, ils ont obtenu la toute première estimation quantitative de la probabilité d’apparition de matière quark à l’intérieur des étoiles à neutrons massives.

Ils ont conclu que dans les étoiles à neutrons les plus massives, la présence de matière quark est presque inévitable. Selon des estimations quantitatives, cette probabilité est de 80 à 90 pour cent. Selon les chercheurs, pour confirmer ou infirmer la présence éventuelle de matière quark dans les étoiles à neutrons, il est nécessaire d’analyser la transition de phase entre matière nucléaire et matière quark. Pour cela, il est nécessaire de détecter minutieusement le signal gravitationnel issu de la phase finale de la fusion de deux étoiles à neutrons. Le temps nous dira ce qu’il en est de la matière des quarks.

Vidéo: Noyaux de matière de quarks dans les étoiles à neutrons massifs par Aleksi Vuorinen

Littérature

Université d’Helsinki 28/12/2023.

Nature Communications 14 : 8451.