Des chercheurs du Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements de Toulouse viennent d'observer trois étoiles à neutrons avec le satellite XMM-Newton de l'ESA. Ils en ont déduit que ces étoiles à neutrons pourraient être plus massives que prévues, et que leur coeur pourrait être éventuellement constitué de quarks.
A gauche étoile à neutrons dont l'intérieur est constitué de neutrons,
les quarks étant les éléments constitutifs des neutrons.
A droite "étoiles à neutrons" dont l'intérieur est constitué de quarks
Mieux comprendre la structure interne des étoiles et comparer les modèles avec les observations pour valider ou faire évoluer ces modèles, tel est l'un des enjeux en astrophysique. Parmi ces étoiles, l'étoile à neutrons constitue un des objets posant de nombreux problèmes quant à sa structure interne. Les étoiles à neutrons sont les restes de l'explosion d'une supernova. Les modèles prévoient l'effondrement de la matière centrale et la constitution d'un objet dense ayant environ une masse solaire et 10 kilomètres de diamètre. A ces densités extrêmes, la physique prévoit que le coeur des étoiles à neutrons pourrait éventuellement contenir au-delà des simples neutrons, des particules exotiques, comme des pions, des kaons, ou même des quarks.
Des chercheurs du CESR de Toulouse (UMR, CNRS, Université Paul Sabatier, Observatoire Midi-Pyrénées), viennent d'analyser le rayonnement X provenant de trois étoiles à neutrons en utilisant le satellite XMM-Newton de l'ESA. Ces trois étoiles à neutrons se situent à l'intérieur de trois amas globulaires (Omega Centauri, M13, NGC 2808) dont on connaît parfaitement la distance. La connaissance de la distance précise de l'objet étudié est indispensable pour contraindre les paramètres macroscopiques. L'analyse spectrale du rayonnement X provenant de la surface de l'étoile fournit des indicateurs qui, introduit dans des modèles numériques, permettent de contraindre la masse et le rayon de l'étoile à neutrons. Il s'avère que les trois étoiles à neutrons observées sont plus petites et plus massives que ce qui était prévu par les modèles classiques. Elles ont des masses pouvant aller jusqu'à 2,4 masses solaires pour des rayons supérieurs à 8 km. Ces contraintes sont compatibles uniquement avec les modèles les plus récents, prévoyant que le coeur des étoiles à neutrons est composé de neutrons, ou de manière plus inattendue de quarks.
Ces résultats devront être confirmés par de futures observations, mais ils constituent une avancée significative vers la connaissance de ce qu'est la matière à des densités extrêmes : un problème qui intéresse aussi bien les astrophysiciens que les physiciens des particules.
