Le télescope Chandra découvre du superfluide dans le noyau d’une étoile à neutrons

Le télescope spatial Chandra, spécialisé dans l’observation des rayons X, a découvert la première preuve directe de la présence de superfluide dans le noyau d’une étoile à neutrons. (Les superfluides créés sur Terre en laboratoire présentent des propriétés remarquables telles que la possibilité de remonter les parois et s’extraire d’un récipient hermétique)

Cette découverte a des implications importantes pour la compréhension des interactions nucléaires dans la matière ayant les plus fortes densités connues.

Les étoiles à neutrons contiennent la matière la plus dense connue qui soit directement observable. Une cuillère à café de matière d’une étoile à neutrons pèserait 6 milliards de tonnes. La pression dans le noyau de l’étoile est si élevée que la plupart des particules chargées, électrons et protons, fusionnent. Cela a pour résultat d’obtenir une étoile composée principalement de particules non chargées appelées neutrons.

Deux équipes de recherche indépendantes ont étudié les vestiges de la supernova Cassiopeia A (Cas A). C’est ce qui reste d’une étoile massive située à 11 000 années-lumière et dont, de la Terre, on aurait vu la lumière de l’explosion il y a 330 ans.

Les données de Chandra indiquent un déclin rapide de la température de l’étoile à neutrons qui a résulté de la supernova, montrant qu’elle a dû se refroidir d’environ 4% sur une période de 10 ans.

« Cette baisse de température, malgré le fait qu’elle puisse paraître faible, a été vraiment spectaculaire et surprenante à voir » explique Dany Page de la National Autonomous University du Mexique, qui dirige une équipe dont un papier sera publié dans le numéro du 25 février 2011 du journal Physical Review Letters. « Cela signifie que quelque chose d’inhabituel s’est produit dans cette étoile à neutrons ».

Les superfluides contenant des particules chargées sont supraconducteurs. Cela signifie qu’ils agissent comme des conducteurs électriques parfaits et qu’ils ne perdent jamais d’énergie. Les nouveaux résultats suggèrent fortement que les protons restants dans le noyau de l’étoile sont dans un état superfluide et, parce qu’ils portent une charge, forment également un supraconducteur.

« Le refroidissement rapide de l’étoile à neutrons de Cas A, vu avec Chandra, est la première preuve directe que les noyaux de ces étoiles à neutrons sont, en fait, constitués de superfluides et de matériaux supraconducteurs » selon Peter Shternin du Ioffe Institute de St Petersbourg (Russie), qui dirige une équipe dont un papier a été accepté dans le journal Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Les 2 équipes ont montré que ce refroidissement rapide s’expliquait par la formation d’un superfluide à neutrons dans le noyau de l’étoile à neutrons, depuis les 100 dernières années (vu de la Terre). Ce refroidissement rapide devrait se poursuivre pendant quelques décennies. Il devrait ensuite se ralentir.

L’apparition de la superfluidité dans des matériaux terrestres se produit à des températures extrêmement basses, près du zéro absolu. Mais dans les étoiles à neutrons, elle peut se produire à des températures de près d’un milliard de degrés Celcius. Jusqu’à maintenant il y avait une très grande incertitude dans les estimations de cette température critique. Cette nouvelle recherche limite la température critique entre un demi-milliard et un peu moins d’un milliard de degrés.

Cas A va permettre aux chercheurs de tester des modèles de la manière dont la force nucléaire forte (qui lie les particules subatomiques) se comporte dans de la matière ultradense. Ces résultats sont également importants pour la compréhension d’un éventail de comportement des étoiles à neutrons.

« Auparavant nous n’avions aucune idée de l’étendue de la supraconductivité des protons dans une étoile à neutrons », explique Dmitry Yakovlev, co-auteur du papier par Peter Shternin.

Le refroidissement de l’étoile à neutrons de Cas A a été découvert pour la première fois en 2010, par Craig Heinke de l’Université d’Alberta (Canada) et Wynn Ho de l’Université de Southhampton (Royaume-Uni). C’était la première fois que des astronomes mesuraient la vitesse de refroidissement d’une jeune étoile à neutrons.

Source : NASA



4 commentaires sur “Le télescope Chandra découvre du superfluide dans le noyau d’une étoile à neutrons”

  1. Ping : Les tweets qui mentionnent Le télescope Chandra découvre du superfluide dans le noyau d’une étoile à neutrons @ Guy DOYEN -- Topsy.com

  2. Quelques typos: (étoile à neutron*s*, nouveau*x*) mais três intéressant

  3. Merci pour votre commentaire. Il y a une erreur sur « nouveau » qui devrait être au pluriel c’est vrai et il y a aussi plusieurs occurrences d’étoiles à neutrons où j’avais oublié le « s ». C’est un vieil article : je fais beaucoup moins d’erreurs aujourd’hui.

Laisser un commentaire