Les chercheurs ont fait une découverte fascinante sur les étoiles à neutrons et les structures nucléaires particulières connues sous le nom de « pâte nucléaire » qui se trouvent à l’intérieur de celles-ci. Ces structures, sous forme de différents types de pâte, pénètrent plus profondément dans le noyau des étoiles à neutrons qu’on ne le pensait auparavant, suggérant qu’elles ont un impact profond sur les propriétés de ces étoiles mortes.

Les étoiles à neutrons sont les restes d’étoiles massives qui ont subi une explosion de supernova. Elles contiennent une immense quantité de matière comprimée dans un petit volume, ce qui entraîne des densités incroyablement élevées. La matière dans les étoiles à neutrons est tellement comprimée que même les liaisons atomiques et nucléaires se rompent, laissant un mélange dense de neutrons, d’électrons et de protons maintenus ensemble par la force nucléaire forte.

La composition des étoiles à neutrons, en particulier la relation entre le noyau de quarks et la couche externe de neutrons, détermine leur comportement général. Le noyau pourrait consister en un semi-liquide dense de quarks, tandis que les couches externes sont principalement composées de neutrons, de protons et d’électrons. Pour mieux comprendre ces structures internes, des modèles théoriques et des simulations sont utilisés, car il n’y a pas d’étoiles à neutrons proches disponibles pour une recherche directe.

Dans une étude récente, les physiciens se sont concentrés sur la zone de transition entre le noyau de quarks et les couches externes de neutrons, où apparaissent les formations de pâte nucléaire. La pâte nucléaire est composée de grappes de neutrons immergées dans un océan de quarks, formées par l’interaction des forces nucléaires fortes et électromagnétiques. Ces formes ressemblent à différentes formes de pâtes, y compris des grappes, des tubes, des barres et des bulles.

Les chercheurs ont découvert que la tension de courbure, qui est la résistance d’une forme courbe aux transformations, joue un rôle critique dans la survie des différentes formes de pâte. Les tubes et les bulles peuvent persister à des densités plus élevées que prévu en raison de la tension de courbure, tandis que les gouttes et les barres se désintègrent relativement rapidement.

La longévité et les caractéristiques des formes de pâte à l’intérieur des étoiles à neutrons ont des implications significatives sur le comportement de ces étoiles mortes. Par exemple, lors des explosions de kilonovas, les différences de profondeur et de formes des structures nucléaires peuvent affecter la production d’éléments plus lourds dans le tableau périodique.

Les chercheurs prévoient d’étudier plus en profondeur comment les explosions de kilonovas pourraient fournir des informations sur les structures détaillées de l’intérieur des étoiles à neutrons et la variété charmante de formes de neutrons qui existent. Ces découvertes éclairent les mystères de ces objets cosmiques extrêmes et approfondissent notre compréhension de leurs propriétés.

Définitions :
– Étoiles à neutrons : Les restes d’étoiles massives qui ont subi une explosion de supernova, caractérisées par des densités extrêmement élevées.
– Pâte nucléaire : Structures compactes de neutrons immergées dans un océan de quarks, prenant des formes qui ressemblent à des variétés de pâtes.
– Quarks : Particules fondamentales qui sont les composants de base des protons et des neutrons.
– Force nucléaire forte : La force qui unit les protons et les neutrons à l’intérieur des noyaux atomiques.

Sources :
– Article original : « Nuclear Pasta penetrates deeper into Neutron Stars » (preprint présenté dans arXiv)