{"id":117884,"date":"2013-05-14T15:09:56","date_gmt":"2013-05-14T21:09:56","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=117884"},"modified":"2014-09-18T14:42:27","modified_gmt":"2014-09-18T17:42:27","slug":"les-poids-lourds-de-lunivers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/les-poids-lourds-de-lunivers\/","title":{"rendered":"Les poids lourds de l\u2019Univers"},"content":{"rendered":"

Publi\u00e9 en ao\u00fbt 2011<\/em><\/p>\n

\"La

NASA \/ JPL<\/span>La N\u00e9buleuse du Crabe prend un bain de particules \u00e9mises… NASA \/ JPL<\/span><\/p><\/div>\n

Imaginez que vous preniez le soleil entier et que vous le comprimiez jusqu\u2019\u00e0 ce qu\u2019il atteigne la taille d\u2019une ville. Radical? Peut \u00eatre, mais la nature reproduit cette m\u00eame exp\u00e9rience quand elle cr\u00e9\u00e9e les \u00e9toiles \u00e0 neutrons, l\u2019un des plus petits et plus denses objets de l\u2019Univers. Les astronomes en connaissent plus ou moins les m\u00e9canismes mais peu admettent le grand manque d\u2019\u00e9l\u00e9ments pour que la science puisse expliquer ce qui se passe dans l\u2019Univers. L\u2019un des myst\u00e8res \u00e0 r\u00e9soudre est de comprendre comment apparaissent les \u00e9toiles \u00e0 neutrons qui ont une masse plus \u00e9lev\u00e9e que les pr\u00e9visions faites par la th\u00e9orie de la formation et de l\u2019\u00e9volution stellaire. Un groupe de chercheurs travaillant au Br\u00e9sil essaye de r\u00e9soudre ce myst\u00e8re en reprenant une hypoth\u00e8se controvers\u00e9e. En lignes g\u00e9n\u00e9rales, ils sugg\u00e8rent qu\u2019il doit y avoir plus d\u2019une mani\u00e8re de cr\u00e9er les \u00e9toiles \u00e0 neutrons.<\/p>\n

Leur apparition est li\u00e9e \u00e0 la mort d\u2019\u00e9toiles qui poss\u00e8dent une masse tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e, environ huit fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du soleil. Pour comprendre ce qui se produit, il faut d\u2019abord dire quelques mots de l\u2019\u00e9tat actuel des connaissances sur la vie et la mort des \u00e9toiles. Les \u00e9toiles, constitu\u00e9es de gaz (la majorit\u00e9 d\u2019hydrog\u00e8ne) et de poussi\u00e8res concentr\u00e9es, commencent \u00e0 briller quand la concentration de la mati\u00e8re est telle que les atomes situ\u00e9s dans la r\u00e9gion la plus centrale de ces corps c\u00e9lestes commencent \u00e0 s\u2019unir dans un processus connu sous le nom de fusion nucl\u00e9aire. La transformation de deux noyaux d\u2019hydrog\u00e8ne, chacun avec un proton, dans un noyau d\u2019h\u00e9lium, avec deux protons, est accompagn\u00e9 d\u2019une subtile r\u00e9duction de la masse totale. Une partie de cette masse est convertie en \u00e9nergie et s\u2019\u00e9chappe de l\u2019\u00e9toile (c\u2019est de l\u00e0 que vient tout la puissance d\u2019irradiation de ces astres dans un syst\u00e8me plan\u00e9taire entier). Cette \u00e9nergie cr\u00e9\u00e9e \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de l\u2019\u00e9toile compense la force gravitationnelle, qui agit dans l\u2019autre sens. Gr\u00e2ce \u00e0 cet \u00e9quilibre, l\u2019\u00e9toile conserve approximativement la m\u00eame taille durant une grande partie de sa vie.<\/p>\n

Cependant, au cours de millions d\u2019ann\u00e9es, le carburant n\u00e9cessaire \u00e0 la fusion nucl\u00e9aire s\u2019\u00e9puise. Par manque d\u2019hydrog\u00e8ne, des \u00e9l\u00e9ments plus lourds sont utilis\u00e9s, comme l\u2019h\u00e9lium, le carbone, l\u2019oxyg\u00e8ne, jusqu\u2019\u00e0 arriver \u00e0 un point limite qui est le fer. C\u2019est l\u2019ultime fronti\u00e8re et pour une raison simple car la fusion des noyaux de fer consomme plus d\u2019\u00e9nergie que celle lib\u00e9r\u00e9e \u00e0 la fin du processus. \u00c0 ce stade, la production d\u2019\u00e9nergie dans la r\u00e9gion centrale est interrompue et la gravit\u00e9 commence \u00e0 agir librement, sans aucune force contraire pour compenser son action.<\/p>\n

Bombe cosmique<\/strong>
\nL\u2019\u00e9toile s\u2019effondre alors sur elle m\u00eame et dispara\u00eet dans une s\u00e9quence complexe d\u2019\u00e9v\u00e8nements. Le r\u00e9sultat final se solde par une explosion des couches les plus externes de l\u2019\u00e9toile au cours de laquelle 90% de sa masse est lanc\u00e9e dans l\u2019espace. Le reste de ce violent \u00e9pisode, connu sous le nom de supernova, est un noyau r\u00e9siduel stellaire tr\u00e8s compact. Si la masse du noyau est relativement petite, cette compression cr\u00e9e ce que nous appelons commun\u00e9ment des \u00e9toiles \u00e0 neutrons (si la masse est plus \u00e9lev\u00e9e et la compression continue, cela cr\u00e9era un trou noir, objet si dense que rien n\u2019\u00e9chappe \u00e0 son attraction, pas m\u00eame la lumi\u00e8re).<\/p>\n

Selon la th\u00e9orie actuellement accept\u00e9e, les \u00e9toiles \u00e0 neutrons, appel\u00e9es ainsi car elles contiennent des proportions \u00e9lev\u00e9es de particules sans charges \u00e9lectriques (neutrons), devraient toutes avoir les m\u00eames dimensions avec une masse environ 40% sup\u00e9rieure \u00e0 celle du soleil et seraient comprim\u00e9es dans une sph\u00e8re de moins de 20 kilom\u00e8tres de diam\u00e8tre.<\/p>\n

\u00abMais personne ne sait exactement qu\u2019elle est la masse qu\u2019une \u00e9toile doit avoir en vie pour mourir et se transformer en \u00e9toile \u00e0 neutrons ou en trou noir\u00bb, d\u00e9clare l\u2019astronome Jorge Horvath, de l\u2019Institut d\u2019Astronomie, G\u00e9ophysique et Sciences (IAG) de l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo, et coordonnateur d\u2019un groupe qui m\u00e8ne des recherches sur les caract\u00e9ristiques des \u00e9toiles \u00e0 neutrons.<\/p>\n

\u00abNous pensions encore r\u00e9cemment que toutes les \u00e9toiles \u00e0 neutrons suivaient le m\u00eame mod\u00e8le\u00bb, affirme Jo\u00e3o Steiner, autre astronome de l\u2019IAG. \u00abMais un cas nettement plus grand a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert l\u2019ann\u00e9e derni\u00e8re\u00bb.L\u2019objet s\u2019appelle PSR J1614-223, c\u2019est une \u00e9toile \u00e0 neutrons situ\u00e9e \u00e0 3 mille ann\u00e9es lumi\u00e8res de la Terre et d\u00e9couverte par un groupe de l\u2019Observatoire National de Radioastronomie (NRAO) \u00e9tasunien. Cette \u00e9toile, pr\u00e9sent\u00e9e dans un article publi\u00e9 dans la revue Nature, semble avoir deux masses solaires (\u00e9norme quand il s\u2019agit d\u2019objets de ce type).<\/p>\n

Cette d\u00e9couverte a oblig\u00e9 la communaut\u00e9 astronomique \u00e0 accepter le fait qu\u2019il y ait des variations significatives dans la masse des \u00e9toiles \u00e0 neutrons. Ceci correspond parfaitement aux pr\u00e9visions r\u00e9centes d\u2019un groupe de Horvath, et publi\u00e9es dans le num\u00e9ro du mois de juin de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dans ce travail, Horvath, Eraldo Rangel et Rodolfo Valentim ont men\u00e9 une analyse statistique fouill\u00e9e sur la masse de 55 \u00e9toiles \u00e0 neutrons et ont montr\u00e9 qu\u2019il y a deux mod\u00e8les plus habituels, l\u2019un form\u00e9 par les \u00e9toiles de masse plus faible (aux alentours de 1,37 fois celle du soleil) avec peu de variations comme cela \u00e9tait pr\u00e9vu, et l\u2019autre avec une masse sup\u00e9rieure d\u2019environ 1,73 fois la masse solaire et plus variable.|<\/p>\n

Pourquoi y a-t-il deux groupes distincts? \u00abLes r\u00e9sultats indiquent qu\u2019il y a plus d\u2019un m\u00e9canisme de formation des \u00e9toiles \u00e0 neutrons\u00bb, d\u00e9clare Horvath.
\nCette id\u00e9e semble compatible avec la r\u00e9partition d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons dans des endroits comme les amas globulaires, peupl\u00e9s principalement d\u2019\u00e9toiles tr\u00e8s anciennes et, selon la th\u00e9orie, de masse inf\u00e9rieure \u00e0 celle qui serait n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er des \u00e9toiles \u00e0 neutrons. Des observations r\u00e9centes, r\u00e9alis\u00e9es par des astronomes de diff\u00e9rents pays, montrent qu\u2019il y a beaucoup plus d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons que pr\u00e9vu dans ces r\u00e9gions que si elles n\u2019\u00e9taient exclusivement que le r\u00e9sultat d\u2019explosion d\u2019\u00e9toiles de masse \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n

Les \u00e9toiles qui s\u2019effondrent et qui ont \u00e0 la base une masse huit fois inf\u00e9rieure \u00e0 celle du soleil ne cr\u00e9ent pas des \u00e9toiles \u00e0 neutrons, mais une autre classe d\u2019objets appel\u00e9s les naines blanches. Elles ont la masse d\u2019un soleil comprim\u00e9 d\u2019un volume identique \u00e0 celui de la Terre. C\u2019est ainsi que le soleil finira ses jours. Dans certains syst\u00e8mes binaires, la naine blanche sous l\u2019effet de la gravit\u00e9, vole la masse de son \u00e9toile voisine jusqu\u2019\u00e0 atteindre une limite qui provoque un nouvel effondrement. Cet \u00e9v\u00e8nement est explosif et produit un type sp\u00e9cifique de supernova, appel\u00e9e de type Ia, dans lequel la masse totale de l\u2019\u00e9toile est lanc\u00e9e violemment dans l\u2019espace.<\/p>\n

\"...par

NASA \/ JPL<\/span>…par une \u00e9toile \u00e0 neutrons ( \u00e0 droite) situ\u00e9e dans sa r\u00e9gion centraleNASA \/ JPL<\/span><\/p><\/div>\n

Certains astronomes sugg\u00e8rent cependant que cela puisse peut \u00eatre se produire d\u2019une autre mani\u00e8re. Au lieu de cr\u00e9er une supernova, l\u2019accroissement rapide de la masse transformerait la naine blanche en \u00e9toile \u00e0 neutrons. \u00abC\u2019est une id\u00e9e qui nous travaille depuis 20 ans et certains la d\u00e9teste\u201d, d\u00e9clare Horvath. \u00abMais certains disent que cela fonctionne. Il est difficile d\u2019imaginer une meilleure alternative pour expliquer comment certaines \u00e9toiles \u00e0 neutrons se trouvent l\u00e0 o\u00f9 elles sont\u00bb.<\/p>\n

Des donn\u00e9es r\u00e9centes compliquent le sc\u00e9nario en indiquant l\u2019existence d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons d\u2019une masse inf\u00e9rieure \u00e0 celle du soleil et qui ne se formeraient pas par effondrement. La r\u00e9ponse d\u00e9finitive n\u2019a pas encore \u00e9t\u00e9 apport\u00e9e, mais il est pratiquement s\u00fbr que l\u2019avenir des recherches passera par une reformulation des th\u00e9ories expliquant l\u2019apparition et le comportement des \u00e9toiles \u00e0 neutrons.<\/p>\n

\u00c0 l\u2019ext\u00e9rieur et \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur<\/strong>
\nSi la masse est myst\u00e9rieuse, la chose se complique en ce qui concerne la composition des \u00e9toiles \u00e0 neutrons. Le niveau de compression de ces objets est si \u00e9lev\u00e9 (la densit\u00e9 d\u2019une \u00e9toile \u00e0 neutrons est sup\u00e9rieure \u00e0 celle du noyau des atomes et 100 trillions de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l\u2019eau) que la mati\u00e8re peut appara\u00eetre sous des formes qui n\u2019existent \u00e0 aucun autre endroit de l\u2019univers.<\/p>\n

Il y a des densit\u00e9s sup\u00e9rieures \u00e0 celles du noyau atomique, des particules comme les protons et les neutrons se d\u00e9font dans leurs unit\u00e9s fondamentales appel\u00e9es quarks, et qui, selon la r\u00e8gle, ne sont jamais vus seuls. Il est difficile de confirmer ces hypoth\u00e8ses avec des observations, mais on pense que ces conditions existent dans certaines \u00e9toiles \u00e0 neutrons qui abriteraient une soupe de quarks dans leur r\u00e9gion centrale.<\/p>\n

\u00c0 l\u2019Universit\u00e9 F\u00e9d\u00e9rale de l\u2019ABC, \u00e0 Santo Andr\u00e9, r\u00e9gion m\u00e9tropolitaine de S\u00e3o Paulo, le groupe de Germ\u00e1n Lugones est en train de r\u00e9aliser des calculs et des simulations pour expliquer comment les diff\u00e9rentes compositions internes de ces astres affecteraient la masse, le rayon, l\u2019\u00e9volution ainsi que d\u2019autres propri\u00e9t\u00e9s. Un des r\u00e9sultats obtenus par l\u2019\u00e9quipe montre que certains ph\u00e9nom\u00e8nes qui apparaissent quand la mati\u00e8re se trouve sous la forme de quarks (comme la transition d\u2019un \u00e9tat supraconducteur) expliquent naturellement l\u2019existence d\u2019\u00e9toiles avec une masse bien sup\u00e9rieures \u00e0 la masse solaire classique de 1,4. C\u2019est pour cela que la d\u00e9couverte de la PSR J1614-223 est une \u00e9tape importante montrant qu\u2019ils sont sur la bonne voie. Lugones pense qu\u2019une version plus radicale des \u00e9toiles \u00e0 quarks (appel\u00e9e \u00e9toile \u00e9trange ou \u00e9toile \u00e0 quarks o\u00f9 l\u2019astre serait enti\u00e8rement compos\u00e9 de ces particules) doit \u00eatre s\u00e9rieusement consid\u00e9r\u00e9e si l\u2019on parvient \u00e0 observer des \u00e9toiles d\u2019une masse encore plus \u00e9lev\u00e9e que celle de la PSR J1614-223.<\/p>\n

\u00abSelon les \u00e9tudes th\u00e9oriques men\u00e9es ces derni\u00e8res ann\u00e9es par notre groupe, la densit\u00e9 n\u00e9cessaire pour que les particules de mati\u00e8re se d\u00e9fassent en quarks est 5 \u00e0 10 fois sup\u00e9rieure \u00e0 la densit\u00e9 interne d\u2019un noyau atomique\u00bb, affirme Lugones, tout en soulignant que ces densit\u00e9s peuvent \u00eatre parfaitement atteintes au centre des \u00e9toiles \u00e0 neutrons d\u2019une masse sup\u00e9rieure.<\/p>\n

Personne ne sait si cela se produit. Il y a encore des lacunes, tant pour la compr\u00e9hension de la physique expliquant ce processus, que pour les propri\u00e9t\u00e9s observables des \u00e9toiles \u00e0 neutrons. Manuel Malheiro, chercheur de l\u2019Institut Technologique d\u2019A\u00e9ronautique et collaborateur de Horvath et de Lugones, est depuis 2010 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Rome o\u00f9 il m\u00e8ne des recherches sur la composition et autres caract\u00e9ristiques d\u2019un autre type sp\u00e9cial d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons appel\u00e9es magn\u00e9tars et qui poss\u00e8dent un champ magn\u00e9tique \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n

Des avanc\u00e9es seront encore n\u00e9cessaires en termes de th\u00e9orie et d\u2019observation pour parvenir \u00e9ventuellement \u00e0 un cadre plus coh\u00e9rent. L\u2019unique certitude est le d\u00e9fi captivant que nous imposent ces astres qui sont parfois des laboratoires id\u00e9aux pour \u00e9tudier les propri\u00e9t\u00e9s les plus extr\u00eames de la mati\u00e8re.<\/p>\n

LES PROJETS<\/strong>
\n1. La mati\u00e8re hadronique et QCD en astrophysique: supernovas, GRBs et \u00e9toiles compactes \u2013 n\u00ba 2007\/03633-3 \/ 2. Recherche de ph\u00e9nom\u00e8nes astrophysiques de haute \u00e9nergie et de densit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e – n\u00ba 2008\/09136-4 MODALIT\u00c9<\/strong> 1. Projet th\u00e9matique 2. Programme Jeune Chercheur COORDONNATEURS<\/strong> 1. Jorge Horvath \u2013 IAG\/USP 2. German Lugones – UFABC INVESTISSEMENT<\/strong> 1. 154.250,00 r\u00e9aux (FAPESP) 2. 91.207,65 r\u00e9aux (FAPESP)<\/p>\n

Article scientifique
\n<\/em>VALENTIM, R. et al. On the mass distribution of neutron stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/strong>. v. 414 (2), p. 1.427-31. Juin 2011.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Les poids lourds de l\u2019Univers","protected":false},"author":19,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1183],"tags":[],"coauthors":[112],"class_list":["post-117884","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-strategies-fr"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/117884","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/19"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=117884"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/117884\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=117884"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=117884"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=117884"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=117884"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}