New theory suggests star mergers produce universe's highest-energy particles
Une nouvelle théorie suggère que les fusions d'étoiles produisent les particules les plus énergétiques de l'univers
par James Devitt, Université de New York
Un nouvel article du physicien Glennys Farrar de l'Université de New York fournit un outil pour comprendre les événements les plus cataclysmiques de l'univers : deux étoiles à neutrons fusionnant pour former un trou noir. Dans l'illustration ci-dessus, deux étoiles à neutrons sont sur le point d'entrer en collision. Crédit : Goddard Space Flight Center de la NASA.
Les rayons cosmiques à ultra-haute énergie sont les particules les plus énergétiques de l'univers, dont les énergies sont plus d'un million de fois supérieures à celles que peuvent atteindre les humains. Mais bien que l'existence des UHECR soit connue depuis 60 ans, les chercheurs n'ont pas réussi à formuler une explication satisfaisante de leur origine qui explique toutes les observations.
Mais une nouvelle théorie introduite par le physicien Glennys Farrar de l'Université de New York fournit une explication viable et testable de la façon dont les UHECR sont créés.
« Après six décennies d’efforts, l’origine des mystérieuses particules à plus haute énergie de l’univers a peut-être enfin été identifiée », déclare Farrar, professeur de physique et professeur Julius Silver, Rosalind S. Silver et Enid Silver Winslow à l’université de New York. « Cette découverte offre un nouvel outil pour comprendre les événements les plus cataclysmiques de l’univers : la fusion de deux étoiles à neutrons pour former un trou noir, processus responsable de la création de nombreux éléments précieux ou exotiques, dont l’or, le platine, l’uranium, l’iode et le xénon. »
Les travaux, publiés dans la revue Physical Review Letters, suggèrent que les UHECR sont accélérés dans les flux magnétiques turbulents des fusions d’étoiles à neutrons binaires, émis par le reste de la fusion, avant la formation du trou noir final. Le processus génère simultanément de puissantes ondes gravitationnelles, dont certaines ont déjà été détectées par les scientifiques de la collaboration LIGO-Virgo.
Ces images montrent la fusion de deux étoiles à neutrons récemment simulée à l’aide d’un nouveau modèle de superordinateur. Les couleurs plus rouges indiquent des densités plus faibles. Les rubans et lignes verts et blancs représentent les champs magnétiques. Les étoiles à neutrons en orbite perdent rapidement de l'énergie en émettant des ondes gravitationnelles et fusionnent après environ trois orbites, soit en moins de 8 millisecondes. La fusion amplifie et brouille le champ magnétique fusionné. Un trou noir se forme et le champ magnétique devient plus organisé, produisant finalement des structures capables de soutenir les jets qui alimentent les sursauts gamma courts. Crédit : NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz et L. Rezzolla.
La proposition de Farrar pour Physical Review Letters explique, pour la première fois, deux des caractéristiques les plus mystérieuses des UHECR : la corrélation étroite entre l'énergie d'un UHECR et sa charge électrique et l'énergie extraordinaire d'une poignée d'événements de très haute énergie.
L'analyse de Farrar permet de tirer deux conclusions qui peuvent fournir une validation expérimentale dans les travaux futurs :
Les UHECR de très haute énergie proviennent d'éléments rares du « processus r », tels que le xénon et le tellure, ce qui motive la recherche d'un tel composant dans les données UHECR.
Les neutrinos de très haute énergie, provenant de collisions UHECR, sont nécessairement accompagnés de l'onde gravitationnelle produite lors de la fusion de l'étoile à neutrons mère.
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TRADUCTION DU RESUME
Une nouvelle théorie suggère que les fusions d'étoiles produisent les particules les plus énergétiques de l'univers
Les rayons cosmiques à ultra-haute énergie sont les particules les plus énergétiques de l'univers, dont les énergies sont plus d'un million de fois supérieures à celles que peuvent atteindre les humains. Mais alors que l'existence des UHECR est connue depuis 60 ans, les chercheurs n'ont pas réussi à formuler une explication satisfaisante de leur origine qui explique toutes les observations.
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COMMENTAIRES
D 'abord pour mes élèves :UHECR =Iultra-high-energy cosmic ray
C' est un rayon cosmique dont l'énergie est supérieure à 1 EeV (1018 électronvolts, environ 0,16 joule), bien au-delà de la masse au repos et des énergies typiques des autres particules de rayons cosmiques.
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Les propositions de l article me paraissent acceptables mais attendent pluys qu une théorie et des calculs sur modèles !!!j 'en reparlerai dimanche !!!!
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More information: Glennys R. Farrar, Binary Neutron Star Mergers as the Source of the Highest Energy Cosmic Rays, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.081003
Journal information: Physical Review Letters
Provided by New York University
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