Étoile étrange
Une étoile étrange[note 1] ou étoile à quarks est une étoile exotique hypothétique composée de quarks déconfinés, la plupart d'entre eux étant des quarks étranges s. Ces quarks s constituent les particules ayant un nombre quantique « d'étrangeté » non nul (la matière ordinaire en est dépourvue)[1].
En surface, l'étoile à quarks ressemblerait fortement à une étoile à neutrons. Seule sa masse volumique, la pression au centre et sa taille diffèreraient de cette dernière.
Théorie
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Imaginé en 1965 par les physiciens soviétiques Dmitri Ivanenko et D. F. Kurdgelaidze[2], ce type d'étoile hypothétique a été théorisé vingt ans plus tard par Pavel Haensel, Julian Zdunik et Richard Schaeffer dans un article de la revue Astronomy & Astrophysics[3].
Une telle « étoile » devrait être très petite, plus petite encore que les étoiles à neutrons[4]. Une masse entre une et deux fois celle du Soleil serait ainsi contenue dans une sphère d'une dizaine de kilomètres de diamètre en moyenne[5]. Une croûte de matière ordinaire entourerait cette « soupe de quarks ». La température de surface serait comprise entre 10 000 et 100 000 kelvins et la durée de son existence supérieure à 100 milliards d'années[réf. souhaitée].
En théorie, lorsque le neutronium d'une étoile à neutrons massive est soumis à une pression suffisante causée par sa gravité, les neutrons du cœur s'effondrent et fusionnent, libérant les quarks qui les composent, pour former ainsi de la matière étrange[6]. L'étoile devient alors une étoile étrange, ou une étoile à quarks. La matière étrange est composée de quarks u (up) et d (down) comme dans les nucléons ordinaires, et de quarks s, tous liés entre eux directement par l'interaction forte[7],[8],[9]. Dans ces conditions, certains quarks d pourraient se transformer en quarks s[10], qui sont des quarks beaucoup plus gros avec une densité plus élevée que ses deux prédécesseurs.
Une étoile étrange se situerait à mi-chemin entre l'étoile à neutrons et le trou noir, tant sur le plan de la masse que sur le plan de la densité. Ainsi, une étoile étrange qui absorbe de la matière supplémentaire pourrait finir par s'effondrer pour devenir un trou noir[6].
Structure
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Les étoiles étranges seraient composées d'une couche de matière ordinaire composée de neutronium, de matière dégénérée (électrons + nucléons) et d'un noyau fait de matière étrange et de quarks déconfinés.
Observations
[modifier | modifier le code]En 2024, aucune étoile étrange n'a encore été identifiée avec certitude. On recense cependant certaines candidates :
- PSR J0205+6449, située dans le rémanent de supernova 3C 58, et RX J1856.5-3754, en raison de leur taille et température[11].
- HESS J1731-347, en raison de sa faible masse[12],[13].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Quark star » (voir la liste des auteurs).
- Le terme « étrange » doit être ici compris seulement comme étant le nom des particules quarks qui composent l'objet.
- (en) Edward Witten, « Cosmic separation of phases », The Astrophysical Journal, vol. 30, , p. 272-285 (DOI 10.1103/PhysRevD.30.272)
- (en) Dmitri D. Ivanenko et D. F. Kurdgelaidze, « Hypothesis concerning quark stars », Astrophysics (en), vol. 1, no 4, , p. 251-252 (DOI 10.1007/BF01042830).
- (en) Haensel, P., Zdunik, J. et R. Schaeffer, « Strange quark stars », Astronomy & Astrophysics, vol. 160, no 1, , p. 121--128 (lire en ligne, consulté le ).
- (en) Charles Seife, « Quark Stars Get Real », sur Science (consulté le )
- (en) J.L. Zdunik et P. Haensel, « Maximum mass of neutron stars and strange neutron-star cores », Astrophysics (en), vol. 551, , p. 8 (DOI 10.1051/0004-6361/201220697)
- (en) Paul Sutter, « Strange quark star may have formed from a lucky cosmic merger », sur Space.com (consulté le )
- Bernard Valeur, « Le confinement de la couleur et la saga des quarks », sur Questions de couleurs (consulté le )
- (en) La langue française, « Charge de couleur », sur La langue française (consulté le )
- OpenLearn, « Quantum chromodynamics », sur OpenLearn (consulté le )
- (en) John G. Cramer, « Quark Stars », sur Washington University (consulté le )
- Luminet 2006, p. 207-208.
- (en) Alex Lopatka, « Newly found neutron star could be made of strange quarks », Physics Today, (DOI 10.1063/PT.6.1.20221101a
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- (en) Victor Doroshenko, Valery Suleimanov, Gerd Pühlhofer et Andrea Santangelo, « A strangely light neutron star within a supernova remnant », Nature Astronomy, (DOI 10.1038/s41550-022-01800-1).
Bibliographie
[modifier | modifier le code]- Jean-Pierre Luminet, Le destin de l'Univers : Trous noirs et énergie sombre, Fayard, , 592 p. (ISBN 221363081X et 978-2213630816)
- (en) Julian Zdunik, « Maximum mass of neutron stars and strange neutron-star cores », sur Cornel University, (consulté le )
- (en) « Strange quark stars », sur Inspire HEP (consulté le )
- (en) « La substance la plus dangereuse de l'Univers - les Étoiles Étranges expliquées », sur Youtube, (consulté le )
- Laurent Sacco, « Étoile à Neutrons : qu'est-ce que c'est ? », sur Futura, (consulté le )
- (en) Greenstein, G. ; Hartke, G. J., « Pulselike character of blackbody radiation from neutron stars. », sur Nature, (consulté le )
- (en) E. V. Gotthelf ; J. P. Halpern, « Spin-Down Measurement of Psr J1852+0040 in Kesteven 79: Central Compact Objects as Anti-Magnetars », sur The astrophysical journal, (consulté le )
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- (en) Alcock, Charles ; Farhi, Edward ; Olinto, Angela, « Stange stars », sur Nature, (consulté le )
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