Lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision, c’est très dense, chaud et extrême. Les physiciens pensent que dans des conditions aussi extrêmes, des processus pourraient se produire qui nous mettraient sur la trace de la matière noire. Ils ont tenté de rechercher des axions, toujours parmi les principaux candidats à la matière noire, dans les observations de la collision d’étoiles à neutrons GW170817. En vain.
Chasse aux axions. Crédit : Dev et coll. (2024), Lettres d’examen physique.
La journée d’été du 17 août 2017 est entrée dans l’histoire de l’astrophysique. L’observatoire gravitationnel au sol LIGO a détecté pour la première fois la collision d’étoiles à neutrons. C’était la première fois que le même événement était capturé par des détecteurs de gravité et observé simultanément par des télescopes au sol et spatiaux d’un type plus classique.
Bhupal Dev. Crédit : Université de Washington à St. Louis.
Le physicien Bhupal Dev de l’Université américaine de Washington à St. Louis et ses collègues ont utilisé les observations de cet événement, désigné GW170817, dans leur recherche de matière noire. Ils recherchent des axions et des particules similaires, qui restent des candidats à la matière noire, mais leur stock ne se porte pas très bien ces derniers temps.
Comme le dit Dev, lorsque deux étoiles à neutrons déjà très extrêmes entrent en collision, une chose hyperextrême, dense et chaude est créée pendant un certain temps, qui peut servir d’usine à particules exotiques. Un tel objet est transitoirement beaucoup plus chaud que les étoiles à neutrons, et après environ une seconde, il se refroidit à nouveau pour former soit une grande étoile à neutrons, soit un petit trou noir, en fonction de la masse des étoiles à neutrons qui sont entrées en collision.
Logo. Crédit : Université de Washington à Saint-Louis.
Des particules exotiques pourraient être créées sur les objets extrêmes mentionnés, s’ils existent, et après un certain temps et loin du lieu de collision, elles se désintégreraient en particules connues, par exemple des photons. Dev et coll. ont découvert que de telles particules, selon eux des axions de la matière noire, pourraient produire des signaux électromagnétiques uniques qui pourraient être détectés par des télescopes à rayons gamma tels que Fermi-LAT.
Les chercheurs ont utilisé les données du télescope à rayons gamma Fermi-LAT liées à la collision d’étoiles à neutrons GW170817. Comme cela a toujours été la règle, ils n’ont pas trouvé le signal de l’axion, mais ont défini la région paramétrique, donnée par l’observation, où les axions ne peuvent pas se trouver. Ce n’est pas un résultat très éblouissant, mais au fond, personne n’a de meilleur. Quoi qu’il en soit, Dev est convaincu que les phénomènes cosmiques extrêmes, comme les collisions d’étoiles à neutrons, représentent un écosystème prometteur dans lequel on peut encore rechercher la matière noire.
Vidéo: PHENO 2021 – Dev, Bhupal
Vidéo: Les étoiles à neutrons condamnées créent une explosion de lumière et des ondes gravitationnelles
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Littérature
Université de Washington à Saint-Louis. 3. 2024.
Lettres d’examen physique 132 : 101003.
2024-03-09 02:17:31
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