Les étoiles à neutrons, ces objets célestes d’une densité inouïe, ont toujours suscité l’émerveillement et l’interrogation des scientifiques. Un phénomène particulier, connu sous le nom de « glitch », a récemment été étudié de plus près, ouvrant de nouvelles perspectives sur la nature interne de ces étoiles.
Une équipe de chercheurs a réussi à simuler ce phénomène en laboratoire, offrant une nouvelle approche pour comprendre ces objets stellaires fascinants.
Comprendre les étoiles à neutrons et les « glitches »
Les étoiles à neutrons, détectées pour la première fois en 1967, sont connues pour leurs éclats de lumière périodiques et leur rotation rapide. Ces objets stellaires sont parmi les plus denses de l’univers, avec une masse comparable à celle du Soleil mais comprimée dans une sphère d’environ 20 kilomètres de diamètre.
Un comportement particulier de ces étoiles, connu sous le nom de « glitch », a intrigué les scientifiques. Ce phénomène se produit lorsque l’étoile accélère soudainement sa rotation, suggérant que les étoiles à neutrons pourraient être partiellement superfluides. Dans un superfluide, la rotation est caractérisée par de nombreux petits tourbillons, chacun portant une fraction de moment angulaire.
Un « glitch » se produit lorsque ces tourbillons s’échappent de la croûte interne de l’étoile vers sa croûte externe solide, augmentant ainsi la vitesse de rotation de l’étoile.
Le rôle du supersolide dans l’étude des « glitches »
La clé de cette étude réside dans le concept de «supersolide» – un état qui présente à la fois des propriétés cristallines et superfluides – qui est prévu pour être un ingrédient nécessaire des « glitches » des étoiles à neutrons. Les tourbillons quantiques se nichent dans le supersolide jusqu’à ce qu’ils s’échappent collectivement et soient par conséquent absorbés par la croûte externe de l’étoile, accélérant sa rotation.
Récemment, la phase supersolide a été réalisée dans des expériences avec des atomes dipolaires ultra-froids, offrant une occasion unique de simuler les conditions à l’intérieur d’une étoile à neutrons.
Une nouvelle approche pour étudier les étoiles à neutrons
La récente étude menée par des chercheurs de l’Université d’Innsbruck et de l’Académie autrichienne des sciences, ainsi que des Laboratori Nazionali del Gran Sasso et de l’Institut des sciences du Gran Sasso en Italie, démontre que les « glitches » peuvent se produire dans des supersolides ultra-froids, servant d’analogues polyvalents pour l’intérieur des étoiles à neutrons.
« Notre recherche établit un lien fort entre la mécanique quantique et l’astrophysique et offre une nouvelle perspective sur la nature interne des étoiles à neutrons », ajoute l’auteure principale, Elena Poli. Les « glitches » fournissent des informations précieuses sur la structure interne et la dynamique des étoiles à neutrons. En étudiant ces événements, les scientifiques peuvent en apprendre davantage sur les propriétés de la matière dans des conditions extrêmes.
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En synthèse
Cette recherche ouvre de nouvelles voies pour la simulation quantique des objets stellaires à partir de laboratoires terrestres à faible énergie, comme le souligne Francesca Ferlaino.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?
Une étoile à neutrons est un objet céleste extrêmement dense, avec une masse comparable à celle du Soleil mais comprimée dans une sphère d’environ 20 kilomètres de diamètre. Elles sont connues pour leurs éclats de lumière périodiques et leur rotation rapide.
Qu’est-ce qu’un « glitch » dans le contexte des étoiles à neutrons ?
Un «glitch» est un phénomène où l’étoile à neutrons accélère soudainement sa rotation. Cela suggère que les étoiles à neutrons pourraient être partiellement superfluides.
Qu’est-ce qu’un supersolide ?
Un supersolide est un état qui présente à la fois des propriétés cristallines et superfluides. Il est prévu pour être un ingrédient nécessaire des «glitches» des étoiles à neutrons.
Comment les chercheurs ont-ils étudié les « glitches » ?
Les chercheurs ont réussi à simuler les conditions à l’intérieur d’une étoile à neutrons en utilisant des atomes dipolaires ultra-froids pour créer une phase supersolide. Ils ont ainsi pu observer les «glitches» dans ce milieu.
Quels sont les résultats de cette étude ?
Cette étude a permis d’établir un lien fort entre la mécanique quantique et l’astrophysique, offrant une nouvelle perspective sur la nature interne des étoiles à neutrons. Elle ouvre également de nouvelles voies pour la simulation quantique des objets stellaires à partir de laboratoires terrestres à faible énergie.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| Les étoiles à neutrons sont extrêmement denses et connues pour leurs « glitches ». |
| Un « glitch » est une accélération soudaine de la rotation de l’étoile. |
| Les « glitches » suggèrent que les étoiles à neutrons pourraient être partiellement superfluides. |
| Le concept de « supersolide » est essentiel pour comprendre les « glitches ». |
| Les supersolides ont été créés en laboratoire avec des atomes dipolaires ultra-froids. |
| Cette étude a permis de simuler les conditions à l’intérieur d’une étoile à neutrons. |
| Les « glitches » fournissent des informations précieuses sur la structure interne des étoiles à neutrons. |
| Cette recherche ouvre de nouvelles voies pour la simulation quantique des objets stellaires. |
Références
Légende illustration principale : Les gaz quantiques ultrafroids composés d’atomes dipolaires constituent une plate-forme idéale pour simuler les mécanismes à l’intérieur des étoiles à neutrons. Crédit : Elena Poli
Publication : Glitches in rotating supersolids. Elena Poli, Thomas Bland, Samuel J. M. White, Manfred J. Mark, Francesca Ferlaino, Silvia Trabucco et Massimo Mannarelli. Phys. Rev. Lett. 131, 223401 DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.223401 [arXiv: 2306.09698]
