Preuve de l'existence de noyaux de quarks dans les étoiles à neutrons massives

Les noyaux des étoiles à neutrons contiennent de la matière aux densités les plus élevées atteintes dans notre univers actuel, avec jusqu'à deux masses solaires de matière comprimées dans une sphère de 25 km de diamètre. Ces objets astrophysiques peuvent en effet être considérés comme des noyaux atomiques géants, dont la gravité comprime leurs noyaux à des densités dépassant de plusieurs fois celles des protons et des neutrons individuels.

Vue d'artiste des différentes couches à l'intérieur d'une étoile à neutrons massive,
le cercle rouge représentant un important noyau de quarks et de matière.
Crédit : Jyrki Hokkanen, SCC

Ces densités font des étoiles à neutrons des objets astrophysiques intéressants du point de vue de la physique des particules et de la physique nucléaire. Un problème ouvert de longue date est de savoir si l’immense pression centrale des étoiles à neutrons peut comprimer les protons et les neutrons dans une nouvelle phase de la matière, connue sous le nom de matière de quarks froids. Dans cet état exotique de la matière, les protons et les neutrons individuels n’existent plus.

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