Crédit d'image: ESA
Peu de temps après le Big Bang, on pense que toute la matière dans l'Univers a été divisée en ses plus petits composants. À l'aide du télescope spatial XMM-Newton, une équipe d'astronomes tente de calculer la «compacité» de plusieurs étoiles à neutrons - pour voir si elles dépassent la densité de la matière normale.
Une fraction de seconde après le Big Bang, toute la soupe primordiale de matière dans l'Univers a été «brisée» en ses constituants les plus fondamentaux. On pensait qu'il avait disparu pour toujours. Cependant, les scientifiques soupçonnent fortement que la soupe exotique de matière dissoute se trouve encore dans l’univers d’aujourd’hui, au cœur de certains objets très denses appelés étoiles à neutrons.
Avec le télescope spatial ESA XMM-Newton, ils sont maintenant plus près de tester cette idée. Pour la première fois, XMM-Newton a pu mesurer l'influence du champ gravitationnel d'une étoile à neutrons sur la lumière qu'elle émet. Cette mesure permet de mieux comprendre ces objets.
Les étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus denses de l'Univers. Ils emballent la masse du soleil à l'intérieur d'une sphère de 10 kilomètres de diamètre. Un morceau d'étoile à neutrons de la taille d'un cube de sucre pèse plus d'un milliard de tonnes. Les étoiles à neutrons sont les restes d'étoiles qui explosent jusqu'à huit fois plus massives que notre Soleil. Ils terminent leur vie dans une explosion de supernova puis s'effondrent sous leur propre gravité. Leurs intérieurs peuvent donc contenir une matière très exotique.
Les scientifiques pensent que dans une étoile à neutrons, la densité et les températures sont similaires à celles existant une fraction de seconde après le Big Bang. Ils supposent que lorsque la matière est étroitement emballée comme dans une étoile à neutrons, elle subit d'importants changements. Protons, électrons et neutrons? les composants des atomes - fusionnent ensemble. Il est possible que même les éléments constitutifs des protons et des neutrons, les soi-disant quarks, se brisent ensemble, donnant naissance à une sorte de plasma exotique de matière «dissoute».
Comment le découvrir? Les scientifiques ont passé des décennies à essayer d'identifier la nature de la matière dans les étoiles à neutrons. Pour ce faire, ils doivent connaître très précisément certains paramètres importants: si vous connaissez la masse et le rayon d'une étoile, ou la relation entre eux, vous pouvez obtenir sa compacité. Cependant, aucun instrument n'a été suffisamment avancé pour effectuer les mesures nécessaires jusqu'à présent. Grâce à l'observatoire XMM-Newton de l'ESA, les astronomes ont pu pour la première fois mesurer le rapport masse / rayon d'une étoile à neutrons et obtenir les premiers indices de sa composition. Ceux-ci suggèrent que l'étoile à neutrons contient une matière normale non exotique, bien qu'ils ne soient pas concluants. Les auteurs disent que c'est une «première étape clé»? et ils continueront la recherche.
La façon dont ils ont obtenu cette mesure est une première dans les observations astronomiques et elle est considérée comme une énorme réussite. La méthode consiste à déterminer la compacité de l'étoile à neutrons de manière indirecte. L'attraction gravitationnelle d'une étoile à neutrons est immense - des milliers de millions de fois plus forte que celle de la Terre. Cela fait perdre de l'énergie aux particules de lumière émises par l'étoile à neutrons. Cette perte d’énergie est appelée «décalage vers le rouge» gravitationnel. La mesure de ce décalage vers le rouge par XMM-Newton a indiqué la force de l'attraction gravitationnelle et a révélé la compacité de l'étoile.
«Il s'agit d'une mesure très précise que nous n'aurions pas pu réaliser sans la sensibilité élevée de XMM-Newton et sa capacité à distinguer les détails», explique Fred Jansen, scientifique du projet XMM-Newton à l'ESA.
Selon l'auteur principal de la découverte, Jean Cottam du Goddard Space Flight Center de la NASA, «des tentatives de mesurer le décalage vers le rouge gravitationnel ont été faites juste après la publication par Einstein de la théorie générale de la relativité, mais personne n'avait jamais pu mesurer la effet dans une étoile à neutrons, où il était censé être énorme. Cela a maintenant été confirmé. "
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
