Un étrange état de la matière né après le Big Bang pourrait encore exister aujourd’hui

Détection du Plasma Quark-Gluon dans les Étoiles à Neutrons

Une équipe de chercheurs des universités de l'Illinois et de Princeton, dirigée par Nicolás Yunes et Abhishek Hegade, a développé une hypothèse concernant la présence de plasma quark-gluon au centre des étoiles à neutrons. Ces résidus d'étoiles massives, caractérisés par une densité extrêmement élevée, pourraient abriter cet état de matière ancien. Les conditions dans ces étoiles sont si extrêmes que les neutrons peuvent se désintégrer en quarks et gluons.

Le plasma quark-gluon est un état de matière qui existait une microseconde après le Big Bang. Bien que ce plasma puisse être brièvement recréé dans des accélérateurs de particules, l'équipe de chercheurs propose qu'il est théoriquement détectable au cœur des étoiles à neutrons par l'analyse des ondes gravitationnelles qu'elles émettent. Les résultats de cette étude ont été publiés le 18 février dans la revue Physical Review Letters .

Ondes Gravitationnelles et Composition des Étoiles à Neutrons

Pour analyser les étoiles à neutrons, Yunes et Hegade se sont concentrés sur les systèmes binaires. Dans cette configuration, deux étoiles à neutrons orbitent l'une autour de l'autre jusqu'à leur fusion, générant des ondes gravitationnelles. À des vitesses orbitales qui atteignent 40 % de la vitesse de la lumière, les forces de marée créent des déformations dans les étoiles, modifiant leur signature vibratoire si leur cœur abrite du plasma quark-gluon. Cette altération affecte le rythme des ondes gravitationnelles émises.

L'énergie nécessaire à ces oscillations est prélevée sur l'énergie orbitale du système, modifiant ainsi la trajectoire des étoiles et provoquant des décalages de phase mesurables. Ces décalages peuvent révéler la composition interne de l'étoile, indiquant la présence potentielle de plasma quark-gluon.

Modélisation Relativiste des Oscillations Stellaires

Jusqu'à présent, la détection du plasma quark-gluon dans les étoiles à neutrons était entravée par des défis mathématiques et physiques liés à la relativité générale. Contrairement à la physique newtonienne, les étoiles à neutrons dans le cadre relativiste sont des systèmes ouverts qui perdent continuellement de l'énergie par l'émission d'ondes gravitationnelles, compliquant la description de leurs oscillations. L'équipe a surmonté ce problème en séparant l'étoile en zones distinctes et en ajustant les modes de vibration calculés pour chaque région.

Bien que cette avancée soit théorique, les détecteurs actuels comme LIGO et Virgo ne sont pas assez sensibles pour capturer ces fréquences. Toutefois, les futurs instruments tels que l'Einstein Telescope et le Cosmic Explorer pourraient permettre de tester cette méthode de modélisation et d'identifier la présence de plasma quark-gluon dans les étoiles à neutrons.

D’après Journal du Geek.