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Fusion d'étoiles à neutrons pour révéler des secrets sur la structure de la matière | Actualités scientifiques et techniques

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La mesure des ondes de gratification générées par la fusion de deux étoiles à neutrons révélera des secrets sur la structure fondamentale de la matière dans l'univers, selon des scientifiques.

Les étoiles à neutrons comptent parmi les objets les plus denses de l'univers. Elles sont composées du noyau d'une étoile effondrée ne formant pas de trou noir.

Les scientifiques pensent que, lorsqu'ils se rencontrent, ils peuvent provoquer une transition de phase au cours de laquelle les neutrons se dissolvent en particules sous-atomiques de quarks et de gluons.

Une nouvelle recherche publiée dans Physical Review Letters a rapporté les calculs de deux groupes internationaux de scientifiques sur ce à quoi ressemblerait une telle transition de phase dans une onde gravitationnelle.

Les quarks sont les plus petites particules qui forment la matière. Ils n'apparaissent jamais seuls et sont liés à l'intérieur de particules plus grosses telles que les protons et les neutrons.

Au cœur des étoiles à neutrons, qui peuvent peser autant que le soleil mais mesurer la taille d'une ville, la matière peut être si dense que les neutrons peuvent se dissoudre en quarks.

Ce type de transition est connu sous le nom de transition de phase pour les physiciens et est similaire à la transition de phase lorsque l'eau bout et devient de la vapeur ou de la vapeur.

En théorie, une telle transition est théoriquement possible lorsque les étoiles à neutrons fusionnent pour former une densité si élevée que les atomes eux-mêmes sont broyés à des températures 10 000 fois supérieures à celles du coeur du soleil.

Mesurer les ondes gravitationnelles émises par les étoiles à neutrons en fusion constituerait un excellent moyen de détecter une telle transition de phase, selon les scientifiques.

Ils croient que cela laisserait une signature spéciale dans le signal d'onde et ont utilisé des supercalculateurs pour comprendre à quoi cette signature pourrait ressembler.

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

Les modèles informatiques du Dr Andreas Bauswein diffèrent légèrement, mais montrent également une signature spécifique dans le signal de l’onde gravitationnelle.

"Nous avons réussi à montrer que, dans ce cas, la fréquence du signal de l'onde gravitationnelle se modifierait nettement", a déclaré le Dr 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."

La différence concerne le moment où les quarks apparaissent, que de petites quantités se développent progressivement dans l’objet fusionné ou qu’un noyau de matière de quarks commence à se former à l’intérieur de l’objet.

Malheureusement, certaines des qualités du signal d'onde gravitationnelle permettant d'identifier la transition de phase qui se produit ne seraient pas mesurables avec les détecteurs de courant.

Mais une nouvelle génération de technologie et un événement de fusion relativement proche de la Terre pourraient permettre d’identifier cette signature spéciale.

En détectant les signatures d'ondes gravitationnelles proposées par les groupes scientifiques qui sont réellement émises par l'événement de fusion, les scientifiques pourraient obtenir de nouvelles informations cruciales sur les transitions de phase dans la matière nucléaire et, partant, sur la manière dont cette matière est structurée.

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