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La fusion des étoiles à neutrons éclaire la matière fondamentale

La fusion des étoiles à neutrons éclaire la matière fondamentale

Des chercheurs de premier plan ont partagé leurs calculs sur ce à quoi ressemblerait la signature de phase de la fusion de deux étoiles à neutrons dans une onde gravitationnelle. La mesure des ondes gravitationnelles de deux étoiles à neutrons en fusion offre l'opportunité de répondre à des questions sous-jacentes sur la structure de la matière.

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Les scientifiques estiment qu'une telle fusion créerait des températures et des densités extrêmement élevées qu'une transition de phase où les neutrons se dissolvent dans leurs constituants: quarks et gluons est probable. Les calculs basés sur un tel événement ont été esquissés par des groupes de recherche des groupes de recherche de Francfort, Darmstadt et Ohio (Goethe University / FIAS / GSI / Kent University) ainsi que de Darmstadt et Wroclaw (GSI / Wroclaw University) et publiés dans l'édition récente de Physical Review Letters.

Les quarks vont en solo

Les quarks ne sont jamais observés seuls dans la nature. Les éléments fondamentaux de la matière sont toujours étroitement liés à l'intérieur des protons et des neutrons. Cependant, les étoiles à neutrons avec une masse autant que le soleil mais une taille physique aussi petite qu'une ville comme Francfort ont un noyau si dense qu'une transition de la matière neutronique à la matière quark peut se produire.

Connu par les physiciens comme une transition de phase, l'événement est principalement possible lorsque des étoiles à neutrons fusionnantes se réunissent et forment un objet avec des densités dépassant celle des noyaux atomiques et avec une température 10 000 fois plus élevée que dans le noyau du Soleil.

La déviation du signal des vagues signifie de plus grandes choses

Les chercheurs proposent que la mesure des ondes gravitationnelles émises par la fusion d'étoiles à neutrons pourrait servir de messager des transitions de phase possibles dans l'espace. Les groupes de recherche ont utilisé des supercalculateurs pour calculer à quoi pourrait ressembler cette signature.

"Avec l'aide des équations d'Einstein, nous avons pu montrer pour la première fois que ce changement subtil de la structure produira une déviation du signal d'onde gravitationnelle jusqu'à ce que l'étoile à neutrons massifs nouvellement formée s'effondre sous son propre poids pour former un noir trou », explique Luciano Rezzolla, qui est professeur d'astrophysique théorique à l'Université Goethe.

Les physiciens attendent une meilleure technologie

Le Dr Andreas Bauswein du GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung à Darmstadt a constaté que dans leurs modèles informatiques, une transition de phase se produit déjà directement après la fusion - un noyau de matière quark se forme à l'intérieur de l'objet central.

"Nous avons réussi à montrer que dans ce cas, il y aura un changement distinct de la fréquence du signal d'onde gravitationnelle", explique Bauswein.

"Ainsi, nous avons identifié un critère mesurable pour une transition de phase dans les ondes gravitationnelles des fusions d'étoiles à neutrons dans le futur." Tous les signaux d'ondes gravitationnelles ne sont pas mesurables avec la technologie actuelle.

Cependant, on s'attend à ce qu'ils deviennent observables à mesure que la technologie s'améliorera. Des expériences supplémentaires ont été conçues pour répondre à d'autres questions sur la matière des quarks. L'une d'elles consiste à faire entrer en collision des ions lourds au niveau de l'installation HADES existante du GSI et du futur détecteur CBM de la Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR).


Voir la vidéo: Les étoiles à neutrons, cest quoi? astronomie (Janvier 2022).