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

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, dépassant la densité des protons et neutrons individuels. Aleksi Vuorinen, professeur de physique des particules théorique à l'Université d'Helsinki, explique que dans cet état, les quarks et gluons, normalement confinés, sont libres de se déplacer presque sans entrave.


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 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 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.

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, physique des particules et nucléaire, ainsi qu'en informatique. L'étude a utilisé des heures de calcul intensif sur superordinateur pour comparer les prédictions théoriques aux observations, grâce à l'inférence bayésienne.

Joonas Hirvonen, doctorant travaillant sous la direction de Nättilä et Vuorinen, souligne l'importance de l'informatique de haute performance pour leur recherche, remerciant le centre finlandais de supercalcul CSC pour ses ressources.