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La courbure de l'espace-temps autour d'une étoile à neutron
présente des aspects universels, comme les Monolithes
de la nouvelle “2001: Odyssée de l'espace”.
Illustration par Louis (Iwa) Le Brun.

Une équipe de chercheurs renforce l'universalité des étoiles à neutrons dans un article de Physical Review Letters

Dans la célèbre nouvelle « 2001 : Odyssée de l'espace », les protagonistes les plus intrigants sont les Monolithes. Ils apparaissent de différentes tailles mais toujours dans les proportions 1 pour 4 pour 9.

L'année dernière, la revue « Science » a publié un article montrant que les étoiles à neutrons ont beaucoup à voir avec ces Monolithes. Tandis que la structure de ces étoiles est mal connue et qu'elles peuvent présenter différentes tailles, elles obéissent toutes à une remarquable universalité géométrique : certains paramètres décrivant l'espace-temps autour de ces étoiles sont liés par des relations universelles, pratiquement indépendamment des différents modèles décrivant leur structure interne.

La validité de l'article de « Science » pour des étoiles réalistes a été longuement débattue. Mais dans un article récemment accepté pour publication dans la prestigieuse revue « Physical Review Letters », une équipe de chercheurs dont un du groupe NS.UMONS (groupe de contact pluridisciplinaire en interactions fondamentales de l'UMONS) de la Faculté des Sciences de l'Université de Mons ont clos ce débat. Ils ont en effet montré que des relations universelles existent pour des pulsars à fréquence arbitraire, c'est-à-dire pour des étoiles à neutrons en rotation rapide (par exemple avec des périodes de l'ordre du millième de seconde). Ces résultats renforcent l'idée selon laquelle les relations universelles peuvent devenir de puissants outils pour les futures observations d'étoiles à neutrons et pulsars.

Tout comme les Monolithes ont stimulé l'inventivité des premiers hommes, l'étude des étoiles à neutrons pourrait mener à de nouvelles idées sur la gravitation, ainsi que sur les trois autres interactions fondamentales telles que la force forte, qui assure la cohésion des neutrons et des protons à l'intérieur des noyaux atomiques, la force électromagnétique, et la force faible, responsable des désintégrations nucléaires. Toutes ces interactions interviennent dans la physique complexe qui régit les lois des étoiles à neutrons et des pulsars. Malheureusement, la matière qui compose ces étoiles n'est pas encore bien comprise car elle fait intervenir des régimes où ces interactions sont très intenses et où les modèles physiques actuels ne sont pas encore bien compris. Dès lors, il pèse une incertitude sur la description des étoiles à neutrons et pulsars.

Les relations universelles permettent de s'absoudre d'une grande partie de ces incertitudes. De ce point de vue, ces étoiles pourraient bien devenir les bancs d'essais fondamentaux pour les théories actuelles de la Physique.

L'équipe de recherche internationale comprend :

  • Sayan Chakrabarti, Indian Institute of Technology Guwahati, Inde
  • Térence Delsate, Université de Mons, Belgique
  • Norman Gürlebeck, Center of Applied Space Technology and Microgravity, ZARM, Allemagne
  • Jan Steinhoff, Instituto Superior Tecnico, CENTRA, Portugal

 

Liens :

http://arxiv.org/abs/1311.6509  

http://journals.aps.org/prl/accepted/5807dY1eYea1dd4673ac98c010a8851ac7d168f9b