La traduction du dimanche !
New insights
into neutron star matter
by Technische Universitat Darmstadt
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De nouvelles connaissances sur la
matière des étoiles à neutrons
par Technische Universitat Darmstadt
Représentation d'artiste montrant la
simulation de la fusion de deux étoiles à neutrons (à gauche) et les traces de
particules émergentes visibles lors d'une collision d'ions lourds (à droite)
qui crée de la matière dans des conditions similaires en laboratoire. Crédit :
Tim Dietrich, Arnaud Le Fevre, Kees Huyser, ESA/Hubble, Sloan Digital Sky
Survey
Une équipe de recherche
internationale a pour la première fois combiné des données d'expériences sur
les ions lourds, des mesures d'ondes gravitationnelles et d'autres observations
astronomiques à l'aide d'une modélisation théorique avancée pour contraindre
plus précisément les propriétés de la matière nucléaire telle qu'elle peut être
trouvée à l'intérieur des étoiles à neutrons. Les résultats ont été publiés
dans la revue Nature.
Partout dans l'univers, des étoiles à
neutrons naissent dans des explosions de supernova qui marquent la fin de la
vie des étoiles massives. Parfois, les étoiles à neutrons sont liées dans des
systèmes binaires et finiront par entrer en collision les unes avec les autres.
Ces phénomènes astrophysiques à haute énergie présentent des conditions si
extrêmes qu'ils produisent la plupart des éléments lourds, tels que l'argent et
l'or. Par conséquent, les étoiles à neutrons et leurs collisions sont des
laboratoires uniques pour étudier les propriétés de la matière à des densités
bien au-delà des densités à l'intérieur des noyaux atomiques. Les expériences
de collision d'ions lourds menées avec des accélérateurs de particules sont un
moyen complémentaire de produire et de sonder de la matière à haute densité et
dans des conditions extrêmes.
De nouveaux éclairages sur les
interactions fondamentales en jeu dans la matière nucléaire
"Combiner les connaissances de
la théorie nucléaire, des expériences nucléaires et des observations
astrophysiques est essentiel pour faire la lumière sur les propriétés de la
matière riche en neutrons sur toute la gamme de densité sondée dans les étoiles
à neutrons", a déclaré Sabrina Huth, de l'Institut de physique nucléaire
de l'Université technique de Darmstadt, qui est l'un des principaux auteurs de
la publication. Peter T. H. Pang, un autre auteur principal de l'Institut de
physique gravitationnelle et subatomique (GRASP) de l'Université d'Utrecht, a
ajouté : "Nous constatons que les contraintes des collisions d'ions
d'or avec des accélérateurs de particules montrent une cohérence remarquable
avec les observations astrophysiques, même si elles sont obtenues avec des
méthodes complètement différentes."
Les progrès récents de l'astronomie
multi-messagers ont permis à l'équipe de recherche internationale, composée de
chercheurs allemands, néerlandais, américains et suédois, d'acquérir de
nouvelles connaissances sur les interactions fondamentales en jeu dans la
matière nucléaire. Dans un effort interdisciplinaire, les chercheurs ont inclus
les informations obtenues lors de collisions d'ions lourds dans un cadre
combinant des observations astronomiques de signaux électromagnétiques, des
mesures d'ondes gravitationnelles et des calculs d'astrophysique à haute
performance avec des calculs théoriques de physique nucléaire. Leur étude
systématique combine pour la première fois toutes ces disciplines individuelles,
indiquant une pression plus élevée à des densités intermédiaires dans les
étoiles à neutrons.
Données de collisions d'ions lourds
incluses
Les auteurs ont incorporé les
informations des expériences de collision d'ions or réalisées au GSI
Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung à Darmstadt ainsi qu'au Brookhaven
National Laboratory et au Lawrence Berkeley National Laboratory aux États-Unis
dans leur procédure en plusieurs étapes qui analyse les contraintes de la
théorie nucléaire et des observations astrophysiques, y compris des mesures de
masse d'étoiles à neutrons par le biais d'observations radio, des informations
de la mission Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) sur la Station
spatiale internationale (ISS) et des observations multi-messagers de fusions
d'étoiles à neutrons binaires.
Les théoriciens du nucléaire Sabrina
Huth et Achim Schwenk de l'Université technique de Darmstadt et Ingo Tews du
Laboratoire national de Los Alamos ont joué un rôle clé dans la traduction des
informations obtenues lors des collisions d'ions lourds en matière d'étoiles à
neutrons, nécessaires pour intégrer les contraintes astrophysiques.
L'inclusion de données de collisions
d'ions lourds dans les analyses a permis d'imposer des contraintes
supplémentaires dans la région de densité où la théorie nucléaire et les
observations astrophysiques sont moins sensibles. Cela a contribué à fournir
une compréhension plus complète de la matière dense. À l'avenir, l'amélioration
des contraintes des collisions d'ions lourds peut jouer un rôle important pour
relier la théorie nucléaire et les observations astrophysiques en fournissant
des informations complémentaires. Cela est particulièrement vrai pour les
expériences qui sondent des densités plus élevées, et la réduction des
incertitudes expérimentales a un grand potentiel pour fournir de nouvelles
contraintes pour les propriétés des étoiles à neutrons. De nouvelles
informations de chaque côté peuvent facilement être incluses dans le cadre pour
améliorer encore la compréhension de la matière dense dans les années à venir.
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Explore
further
Black hole or
no black hole: On the outcome of neutron star collisions
More information:
Sabrina Huth et al, Constraining neutron-star matter with microscopic and
macroscopic collisions, Nature (2022). DOI:
10.1038/s41586-022-04750-w
Journal information: Nature
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Mes commentaires
Cet article est creux ! Il ne précise pas les résultats ….Et
hereusement la publication originale
que je suis allé consulter l’ est
moins !! Ce n’ ‘est pas le modèle général des étoiles à neutrons qu’il s’agissait d’ invalider ou
non qu’explorer plutôt les gammes de
valeurs possibles pour les masses et les rayons de ces étoiles à neutrons
…. Car en réalité bombarder
des cibles d’ions lourds
a densité normale différe de ce qui se déroule dans le laboratoire naturel d’une supernova
en phase d’effondrement ….
..
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