📰 Voici, avec une certitude de 80-90%, ce qui compose le cœur des étoiles à neutrons

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Les étoiles à neutrons se démarquent par des cœurs d’une densité extrême. Selon une étude récente publiée dans Nature Communications, ces astres pourraient renfermer des cœurs de matière de quarks, un état de la matière exotique où protons et neutrons n’existent plus en tant que tels.

Dans ces étoiles, environ deux masses solaires sont compressées dans une sphère de seulement 25 kilomètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre…), dépassant la densité (La densité ou densité relative d’un corps est le rapport de sa masse volumique à la…) des protons et neutrons individuels. Aleksi Vuorinen, professeur de physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants…) théorique à l’Université (Une université est un établissement d’enseignement supérieur dont l’objectif est la…) d’Helsinki, explique que dans cet état, les quarks et gluons, normalement confinés, sont libres de se déplacer presque sans entrave.


Vue d’artiste des différentes couches à l’intérieur d’une étoile à neutrons massive, le cercle rouge représentant un important noyau de matière de quarks.
Crédit: Jyrki Hokkanen, SCC

Cette étude, résultat d’une collaboration internationale impliquant des chercheurs de Finlande, Norvège, Allemagne et des États-Unis, a fourni une estimation quantitative de la probabilité de la présence de cœurs de matière de quarks dans les étoiles à neutrons massives. Sur la base des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les…) astrophysiques actuelles, il semble presque inévitable que la matière de quarks existe dans les étoiles à neutrons les plus massives, avec une probabilité estimée entre 80 et 90%.

Pour que toutes les étoiles à neutrons soient composées uniquement de matière nucléaire, il faudrait une transition de phase (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié…) forte du premier ordre, semblable à la transformation de l’eau liquide en glace. Un tel changement rapide des propriétés de la matière de l’étoile à neutrons pourrait déstabiliser l’étoile, la faisant potentiellement s’effondrer en un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense…).

Les chercheurs ont également souligné l’importance des supercalculateurs dans leurs travaux. Dr. Joonas Nättilä, l’un des auteurs principaux, mentionne que l’effort interdisciplinaire a nécessité une expertise en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche…), physique des particules et nucléaire, ainsi qu’en informatique (L´informatique – contraction d´information et automatique – est le domaine…). L’étude a utilisé des heures de calcul intensif sur superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus…) pour comparer les prédictions théoriques aux observations, grâce à l’inférence bayésienne (On nomme inférence bayésienne la démarche logique permettant de calculer ou…).

Joonas Hirvonen, doctorant travaillant sous la direction de Nättilä et Vuorinen, souligne l’importance de l’informatique de haute performance pour leur recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue…), remerciant le centre finlandais de supercalcul CSC pour ses ressources.



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