Les étoiles à neutrons sont les fantômes maléfiques des étoiles géantes : des noyaux chauds de matière exotique laissés par les supernovae. Comme des thermos remplis de soupe de nouilles chaudes, ils mettent des éternités à se refroidir. Mais maintenant, les chercheurs pensent savoir comment ces stars le font : avec une portion géante de pâtes.
Non, ces cadavres stellaires trop denses ne sont pas remplis de spaghettis. Au lieu de cela, les étoiles à neutrons se refroidissent, libérant des particules éthérées appelées neutrinos. Et de nouvelles recherches montrent qu'ils accomplissent cette tâche grâce à un type intermédiaire de matière connu sous le nom de pâte nucléaire, un matériau ondulé et enroulé dans lequel les atomes sont presque, mais pas tout à fait, mélangés les uns aux autres. Cette structure de pâte nucléaire crée des régions de faible densité à l'intérieur des étoiles, permettant aux neutrinos et à la chaleur de s'échapper.
Une cuillère à café de matière recueillie à la surface d'une étoile à neutrons pèserait des milliards de tonnes, plus que tous les habitants de la Terre réunis. Une telle densité lui permet de très bien retenir la chaleur. Et tandis que notre Soleil, qui est considéré comme une naine jaune, émet une grande partie de sa chaleur sous forme de lumière, les particules de lumière produites à l'intérieur d'une étoile à neutrons remontent rarement à la surface pour s'échapper. Cependant, ces étoiles violentes - chacune de la taille d'une ville américaine - finissent par se calmer, principalement en libérant des neutrinos.
"La pâte est quelque chose entre la matière nucléaire et la matière ordinaire", a déclaré le co-auteur de l'étude Charles Horowitz, physicien à l'Université de l'Illinois. "Si vous commencez à presser la matière vraiment, vraiment fort dans une étoile à neutrons, les noyaux se rapprocheront de plus en plus et finiront par entrer en collision", a déclaré Horowitz à Live Science. "Et quand ils commencent à entrer en collision, des choses étranges se produisent."
À un moment donné, la pression monte si haut que la structure de la matière ordinaire s'effondre complètement en un bouillon nucléaire indifférencié. Mais juste avant que cela n'arrive, il y a une zone de pâtes.
Les scientifiques ont su pendant la majeure partie de la dernière décennie que cette pâte réside à l'intérieur des étoiles à neutrons, juste sous leur croûte dans la région où la matière ordinaire est transformée en matière nucléaire étrange et mal comprise. Et ils savaient aussi que les émissions de neutrinos aidaient à refroidir les étoiles à neutrons. De nouvelles recherches montrent comment les pâtes aident à éloigner les neutrinos.
La formule de base pour la formation de neutrinos dans une étoile à neutrons est simple : le neutron se désintègre, se transformant en un proton légèrement plus léger à faible énergie et un neutrino ultraléger. Il s'agit d'un processus simple dont on sait qu'il se déroule quelque part dans l'espace, y compris notre Soleil. Mais pour que cette recette fonctionne, les bonnes conditions doivent être réunies. Et dans une étoile à neutrons, les conditions ne ressemblent pas à ça. Les chercheurs ont montré que les émissions de neutrinos de la pâte nucléaire sont probablement beaucoup plus efficaces que les émissions de neutrinos du cœur d'une étoile à neutrons. Cela signifie que la majeure partie du refroidissement est due à la pâte.
Selon Horowitz, cette recherche suggère que les étoiles à neutrons se refroidissent plus lentement que prévu. Ils vivent donc plus longtemps. Selon lui, l'histoire de l'espace-temps devra être modifiée pour tenir compte de leur résistance surnaturelle à la chaleur extrême pendant des éons.
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