Sciences

La supernova SN 2006 : la formation d'une étoile à quarks ?

ActualitéClassé sous :physique , Supernova , quark nova

Deux astrophysiciens canadiens viennent de proposer une nouvelle explication pour les supernovae ultra-lumineuses découvertes récemment. Juste après la formation d'un résidu sous forme d'étoiles à neutrons, une seconde explosion se produirait, due à la formation d'une étoile à quarks.

Deux images, en IR (télescope Lick) et en X (Chandra) du noyau de NGC 1260 (lobe gauche) et de SN 2006 (lobe droit). Crédit : Illustration : Nasa/CXC/M.Weiss; X : Nasa/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.; IR : Lick/UC Berkeley/J.Bloom et C.Hansen

En novembre 2006 pour être précis, la supernova SN2006gy avait stupéfié les astrophysiciens par sa luminosité, cent fois plus élevée qu'une supernova standard, et par sa persistance bien plus longue. Selon Denis Leahy et Rachid Ouyed, de l'Université de Calgary au Canada, il s'agirait en fait de la manifestation d'un phénomène suspecté depuis longtemps au cœur des étoiles à neutrons : la formation d'un plasma de quark-gluons.

On sait que les quarks, les particules composant les hadrons comme les protons et les mésons, ne peuvent exister à l'état libre dans les conditions de température et de pression normales car la force nucléaire s'exerçant entre deux quarks est proportionnelle à la distance qui les sépare. Comme un élastique que l'on tend, plus les particules s'éloignent et plus la force qui les relie augmente. On parle de confinement des quarks pour décrire ce phénomène.

Si l'on essaye de séparer deux quarks, formant par exemple un méson pi, l'énergie accumulée dans la corde élastique servant à modéliser cette interaction croit tellement qu'une paire de quarks se crée et l'on a alors l'apparition d'un nouveau méson. Le modèle d'une corde avec des quarks à deux extrémités est très pertinent car si l'on essaie de séparer ces extrémités, la corde casse et l'on se retrouve bien avec deux mésons décrits par une corde.

En revanche, dans un gaz de mésons, ou de nucléons, très chaud et surtout très dense, les distances entre les quarks restent petites de sorte qu'il peut se former un gaz de particules libres.

A l'intérieur des étoiles à neutrons, comme au tout début de l'histoire de l'Univers, les conditions de température et de pression peuvent être réunies pour déconfiner les quarks des hadrons, qui forment alors un plasma en se mêlant aux gluons, les vecteurs de la force nucléaire forte.

L'hypothèse explique bien les particularités de SN2006gy

En allant plus loin, si l'on admet qu'un cœur de plasma de quarks-gluons peut se former à l'intérieur d'une étoile à neutrons, les théoriciens ont imaginé qu'une étoile à neutrons très massive puissent en fait se transformer rapidement en une étoile à quarks de diamètre plus petit.

La thèse de Leahy et Ouyed est que l'énergie libérée par la transformation, peu de temps après sa formation d'une étoile à neutrons en étoile à quarks est justement du bon ordre de grandeur pour expliquer les supernovae ultra-lumineuses. De plus, la première explosion ayant déjà constitué une distribution de matière chaude en expansion de grande taille (environ 100 fois la distance Terre-Soleil), la seconde onde de choc résultant de l'apparition de l'étoile à quark provoquerait l'illumination de cette distribution de matière quelques semaines plus tard, ce qui générerait bien le surplus de luminosité observé par rapport à une supernova classique et maintiendrait plus longtemps l'éclat de la supernova.

Pour le moment, les observations sont encore trop peu précises et trop peu nombreuses pour départager les modèles proposés par les théoriciens. Il faudra donc attendre pour savoir si des étoiles à quarks existent bel et bien dans l'Univers...

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi