L’Université de São Paulo [Universidade de São Paulo] (BR)

De l’Université de Sao Paulo [Universidade de São Paulo] (BR)

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“Alerte scientifique (AU)”

4.8.23
Mike McRae

Séjours/Getty Images.

Avec une masse d’environ les trois quarts de notre Soleil entassés dans une boule qui pourrait s’asseoir confortablement à l’intérieur de Manhattan, l’objet compact XMMU J173203.3-344518 est certainement remarquable. Bizarre, même. Bizarre peut-être.

Mais est-ce étrange ? Une nouvelle étude menée par des astrophysiciens de l’Université de São Paulo et de l’Université fédérale d’ABC au Brésil confirme que cette masse époustouflante d’étoiles est peut-être étrange, mais peut-être pas de la manière que vous pourriez penser.

L’année dernière, des chercheurs de l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Tübingen en Allemagne ont réévalué la distance entre nous et le minuscule cadavre d’une étoile morte tournant à l’intérieur du reste de la supernova HESS J1731-347.

À seulement 8 150 années-lumière, la proximité révisée était inférieure à l’estimation précédente d’environ 10 000 années-lumière. La nouvelle distance a nécessité un recalcul des caractéristiques de l’objet compact, notamment sa taille et sa masse.

C’est là que les choses sont devenues un peu excitantes.

Lorsque les étoiles d’une certaine masse manquent du type de carburant dont leur gravité peut facilement écraser la lumière du jour, elles s’effondrent dans un coup de tonnerre cosmique de chaleur et d’électromagnétisme qui emporte une partie de leurs couches externes.

Tout ce qui reste est un objet si dense que ses atomes sont pressés joue contre bajoue. Au plus profond de son noyau, les électrons s’entassent dans leur noyau, forçant les protons à perdre leur charge et à se transformer en neutrons. Félicitations, c’est une étoile à neutrons nouveau-née.

S’il y a suffisamment de masse, toute cette gravité supplémentaire surmonte les forces nucléaires critiques pour transformer la matière en quelque chose d’inimaginable, créant à la place un trou noir. Trop peu de masse, cependant, et les atomes restent des voisins amicaux à l’intérieur de ce qu’on appelle une naine blanche.

On pense que cette limite de masse inférieure pour une étoile à neutrons est d’un peu plus d’une masse solaire. Le plus léger détecté jusqu’à présent ne fait que 1,17 fois la masse du Soleil.

À 77 % d’une masse solaire, XMMU J173203.3-344518 n’est pas simplement un record ; c’est carrément déroutant. Les étoiles à neutrons n’ont rien à faire d’être si petites.

Ce qui implique que ce n’est peut-être pas du tout une étoile à neutrons. En spéculant qu’il s’agissait plutôt d’un objet appelé “étoile étrange” – constitué principalement de particules appelées quarks étranges – les chercheurs ont laissé leurs conclusions à d’autres chercheurs.

Reprenant là où cette dernière étude s’était arrêtée, cette nouvelle enquête est revenue à l’objet compact inhabituellement petit dans HESS J1731-347 et a revérifié sa masse, son rayon et sa température de surface.

En comparant leurs résultats avec des équations de matière étrange et des modèles spéculatifs pour leur création dans des supernovae, l’équipe a convenu que ce petit objet étrange avait toujours toutes les caractéristiques d’une hypothétique “étoile étrange”.

Les quarks sont des particules fondamentales qui se regroupent en trios pour créer des baryons. Deux des exemples les plus connus de ces groupes sont les protons et les neutrons des particules nucléaires.

Concentrez suffisamment d’énergie en un seul endroit, et ces faisceaux de bonté quarky peuvent surmonter les forces qui les lient pour s’organiser en quelque chose de moins structuré. Mettez cette soupe chaude sous une pression suffisante, et ses quarks pourraient se présenter comme une nouvelle forme de matière appelée, sans surprise, « matière de quarks ».

Il se trouve que les quarks se présentent sous une variété de formes ou de saveurs. Les saveurs “haut” et “bas” se mélangent et s’assortissent pour former des protons et des neutrons. Avec une pression suffisante, les quarks down peuvent se transformer en quarks up, qui à leur tour peuvent prendre une autre saveur – un quark étrange.

La façon dont un objet super compact composé principalement de quarks étranges émerge d’une supernova n’est pas encore claire, bien que certains modèles suggèrent que la matière des quarks a généralement évolué dès le début de l’effondrement.

Dans des conditions assez uniques, quelque chose fait que cette matière domine, libérant encore plus d’énergie dans l’effondrement pour secouer plus de masse que d’habitude, laissant ce surplus de quarks derrière.

Revenant à la dernière étude, ses estimations révisées de l’âge et de la température de surface de XMMU J173203.3-344518, ainsi que le rayon et la masse minuscule de l’objet, sont compatibles avec des conditions de refroidissement qui suggèrent son étrange composition.

Cela ne signifie pas que quelque chose de plus “normal” peut être exclu. Cela donne à la communauté astronomique encore plus de raisons de se tourner vers XMMU J173203.3-344518, considérant qu’il s’agit d’un cas historique.

Comme le soutiennent les auteurs, “il est prématuré de prétendre à une conclusion plus solide, bien qu’il s’agisse d’un cas important et que d’autres détections puissent ajouter à l’ensemble du tableau”.

Cette recherche a été acceptée dans Lettres d’astronomie et d’astrophysique.

https://arxiv.org/abs/2303.10264
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