RX J1856.5-3754 : la première étoile étrange ?
Des mesures réalisées par Chandra sur l’étoile RX J1856.5-3754 et le pulsar situé dans 3C58 (les restes de la supernova qui a explosé en 1181) suggèrent qu’il s’agit là des premières étoiles étranges jamais observées.
Les physiciens ont montré l’existence de six types de quarks, mais dans la matière terrestre on trouve uniquement les deux quarks les plus légers. Ce sont les quarks u et d, qui composent le proton (uud) et le neutron (udd). Les particules qui contiennent des quarks plus lourds, comme le quark étrange (quark s), peuvent être produits par des accélérateurs.
Une étoile à neutrons est le résultat de l’effondrement d’une supernova de type II ou Ib. La nature exacte de la matière superdense existant dans le noyau d’une étoile à neutrons n’est pas encore bien connue. Certains chercheurs appellent neutronium cette subtance qui pourrait contenir un mélange superfluide de neutrons, d’électrons et d’un peu de protons. D’autres particules, telles que des pions ou des kaons, pourraient aussi être présentes, mais actuellement, ceci n’a pu être ni confirmé ni infirmé par des observations.
Lorsque le neutronium d’une étoile à neutrons massive est soumis à une pression suffisante causée par la gravité de l’étoile, les neutrons s’effondrent, libérant les quarks qui les composent, pour former ainsi de la matière étrange. L’étoile devient alors une étoile étrange. La matière étrange est composée de quarks up, down et strange liés entre eux directement, de manière similaire aux liaisons entre neutrons dans le neutronium ; cette étoile étrange devient alors une sorte de nucléon unique et gigantesque. Une étoile étrange se situe 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, et si suffisamment de matière est ajoutée à une étoile étrange, elle va s’effondrer sur elle-même pour devenir un trou noir.
Une des caractéristiques de l’étoile étrange est qu’elle est très petite.
L’illustration ci-dessus montre à gauche une étoile à neutron (diamètre : environ 20 km), et à droite une étoile étrange (diamètre : 11 km). Ces deux étoiles ont la même masse que le soleil, et sont représentées dans le Grand Canyon.
Le diamètre de l’étoile RX J1856.5-3754 a été évalué à 11,2 km, ce qui en fait la première étoile étrange jamais découverte, bien que cette affirmation soit encore débattue dans le milieu scientifique.
Un aspect "amusant" de la matière étrange, c’est que c’est une des méthodes de destruction de la Terre. En effet, il suffirait en théorie qu’on réussisse à produire un quark étrange stable dans un accélérateur de particules (par exemple le Relativistic Heavy Ion Collider). Il n’y aurait alors tout simplement qu’à attendre, et, progressivement, toute la matière terrestre s’effondrerait sur le quark étrange pour finir dans une petite boule de matière étrange, d’un centimètre de diamètre ... Rigolo, non ?
Pour en savoir plus :
1. Chandra Strange Matter Press Kit (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
2. RX J1856.5-3754 and 3C58 : Cosmic X-rays May Reveal New Form of Matter (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
3. Étoile étrange (Wikipedia)
4. Stange matter (Wikipedia)
5. La matière étrange (Ronald Kunne)
6. How to destroy the Earth (Sam’s archive)
7. The Strange Matter of Planetary Destruction (Richard J. Wagner)
8. Relativistic Heavy Ion Collider (U.S. Department of Energy)
Crédit photo : NASA/SAO/CXC/J.Drake et al. Crédit illustration : CXC/D. Berry
3 réactions à cet article
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Je savais que les quarks étranges étaient déjà fabriqués dans des accélérateurs de particules. Mais dans mon artcile, je parlais de la production de quarks étranges stables. Pour l’instant, ils ne survivent que environ 10^(-23) secondes.
Je note quand même dans le tout dernier paragraphe de votre article :
In a world with additional dimensions, however, this gravity may be very strongly coupled to matter at high energies. This leads to the intriguing possibility of producing miniature black holes at collider experiments. These black holes would quickly decay by Hawking radiation into several particle/anti-particle pairs.
Le fait est que tout le monde est d’accord pour dire qu’on peut recréer un trou noir miniature dans un super accélérateur, mais qu’il devrait disparaître rapidement à cause de la radiation de Hawking.
C’est d’ailleurs l’argument avancé par le RHIC pour rassurer tout le monde : Black holes at RHIC ?
Cette mise au point fait suite au papier publié par Horatiu Nastase, intitulé « The RHIC fireball as a dual black hole » et qui avait créé un petit vent de panique quand il a annoncé avoir créé un trou noir miniature au RHIC :
In conclusion, we have seen that the observed RHIC fireball is just (the pion analog of) a gravity dual black hole. We have seen that the unknown CGC state at the middle of the fireball is the interior of the black hole, and particles inside it interact with a Newtonian potential. The horizon of the black hole is the limiting (“freeze-out”) surface of the pion field soliton, which emits radiation at a temperature given by (if the nonperturbative constant a=1) (20), very close to the experimental value of 176 MeV (arXiv.org)
Cet fait avait été repris dans l’article de BBC news Lab fireball ’may be black hole’ du 17 mars 2005.
Mais quand même : les boules de feu produites au RHIC sont vraiment un « liquide de quarks et de gluons à forte intéraction forte », une sorte de « reflet de l’univers primordial quelques microsecondes après le bing bang » (Top Physics Stories for 2005)
En conclusion, ils ont déjà fabriqué un mini trou noir au RHIC qui ne dispose « que » d’une puissance de 200 GeV (giga électron-volts). Imaginez un peu ce qu’il vont pouvoir faire en 2007 au LHC de 27 kilomètres de circonférence où ils vont pouvoir disposer d’une puissance de 14 TeV (téra électron-volts) !
D’ailleurs, tenez-vous bien, un des programmes de recherche prévu est le suivant : Are there extra dimensions, as predicted by various models inspired by string theory, and can we « see » them ?
Je suis pas sûr qu’il va rester quelqu’un pour voir quoi que ce soit. Ca se discute.
Comme je le disais plus haut, s’ils arrivent à créer un trou noir stable ...
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