Des astronomes auraient détecté dans l’espace une hypothétique « étoile étrange »

14 avril 2023

Avec une masse équivalente aux trois quarts de celle de notre Soleil, concentrée dans une boule qui pourrait se trouver confortablement à l’intérieur de la jolie ville de Nice, l’objet compact XMMU J173203.3-344518 est tout à fait remarquable, même étrange.

Une nouvelle étude menée par des astrophysiciens de l’université de São Paulo et de l’université fédérale ABC, au Brésil, confirme que ce blob incroyablement dense de matière stellaire pourrait bien être insolite, mais peut-être pas de la manière dont vous pourriez le 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 qui nous sépare du minuscule cadavre d’une étoile morte qui tourne à l’intérieur du vestige de supernova HESS J1731-347.

Avec une distance de seulement 8 150 années-lumière, la proximité réévaluée est inférieure à l’estimation précédente, qui était d’environ 10 000 années-lumière. La nouvelle distance a nécessité un nouveau calcul des caractéristiques de l’objet compact, en particulier sa taille et sa masse. C’est là que les choses deviennent un peu plus passionnantes.

Lorsque les étoiles d’une certaine masse n’ont plus le carburant que leur gravité peut commodément écraser, elles s’effondrent dans un coup de tonnerre cosmique de chaleur et d’électromagnétisme qui emporte une partie de leurs couches externes. Il ne reste plus qu’un objet si dense que ses atomes sont comprimés les uns contre les autres. Au cœur de cet objet, les électrons s’entassent dans les noyaux, forçant les protons à perdre leur charge et à se transformer en neutrons. Et voilà une étoile à neutrons qui vient de naître.

Si la masse est suffisante, toute cette gravité supplémentaire surmonte les forces nucléaires critiques pour broyer la matière en quelque chose d’inimaginable, créant ainsi un trou noir. En revanche, si la masse est trop faible, les atomes restent des voisins amicaux à l’intérieur de ce que l’on appelle une naine blanche.

La limite inférieure de la masse d’une étoile à neutrons est estimée à un peu plus d’une masse solaire. La plus légère détectée jusqu’à présent ne pèse que 1,17 fois la masse du Soleil. À 77 % de la masse solaire, XMMU J173203.3-344518 ne constitue pas seulement un record, elle est carrément déroutante. Les étoiles à neutrons ne sont pas censées être aussi petites. Ce qui implique qu’il ne s’agit peut-être pas d’une étoile à neutrons. Supposant qu’il s’agissait plutôt d’un objet appelé « étoile étrange », composé principalement de particules appelées « quarks étranges », les chercheurs ont laissé à d’autres chercheurs le soin de tirer leurs conclusions.

Reprenant là où cette dernière étude s’était arrêtée, cette nouvelle recherche s’est penchée sur l’objet compact inhabituellement petit que constitue HESS J1731-347 et a revérifié sa masse, son rayon et sa température de surface. En comparant ses résultats avec les équations de la matière étrange et les modèles théoriques de sa création dans les supernovae, l’équipe s’est accordée à dire que ce petit objet étrange présentait toutes les caractéristiques d’une hypothétique étoile étrange.

Si l’on concentre suffisamment d’énergie à un endroit donné, ces paquets de quarks peuvent surmonter les forces qui les lient et s’arranger pour former quelque chose de moins structuré. Soumettez cette soupe chaude à une pression suffisante, et ses quarks pourraient se présenter sous la forme d’une nouvelle forme de matière appelée, sans surprise, matière quark.

Les quarks se présentent sous différentes formes ou saveurs. Les saveurs « up » et « down » se mélangent et s’associent pour former les protons et les neutrons. Avec une pression suffisante, les quarks down peuvent se transformer en quarks up, qui à leur tour peuvent se transformer en une autre saveur, un quark étrange.

Étoile à neutrons et étoile à quarks. (CXC/ M. Weiss)

On ne sait pas encore exactement comment un objet super compact composé essentiellement de quarks étranges émerge d’une supernova, bien que certains modèles suggèrent que la matière des quarks a évolué dès le début de l’effondrement. Dans des conditions tout à fait particulières, quelque chose fait que cette matière domine, libérant encore plus d’énergie lors de l’effondrement pour secouer plus de masse qu’à l’accoutumée, laissant derrière elle ce surplus de quarks.

Pour en revenir à la dernière étude, les estimations actualisées de l’âge et de la température de surface de XMMU J173203.3-344518, ainsi que du rayon et de la masse minuscule de l’objet, sont compatibles avec des conditions de refroidissement qui laissent entrevoir une composition étrange. Cela ne signifie pas que l’on puisse exclure quelque chose de plus « normal ». Cela donne à la communauté astronomique une raison supplémentaire de tourner ses télescopes vers XMMU J173203.3-344518, car il s’agit d’un cas emblématique.

Comme l’affirment les chercheurs :

Il est prématuré de prétendre à une conclusion plus forte, bien qu’il s’agisse d’un cas important et que d’autres détections pourraient compléter le tableau d’ensemble.

L’étude a été publiée dans Astronomy and Astrophysics Letters et disponible en prépublication dans arXiv : A light strange star in the remnant HESS J1731-347: minimal consistency checks.

Source : GuruMeditation

Participez à une conférence sur sa sécurité physique et celle de sa famille :