Une particule mystérieuse peut expliquer les rayons X extrêmes tirés des étoiles «  Magnificent 7  »

À plus de 400 années-lumière de la Terre, il existe un amas de jeunes étoiles à neutrons qui sont trop chaudes pour leur âge. Ces étoiles, connues sous le nom de «Magnificent Seven», émettent un flux de rayons X à ultra haute énergie que les scientifiques n’ont pas été en mesure d’expliquer.

Désormais, les scientifiques ont proposé un possible coupable: les axions, particules théoriques qui se transforment en particules légères lorsqu’elles sont en présence d’un champ magnétique.

Dans une nouvelle étude, publiée le 12 janvier dans la revue Lettres d’examen physique, Benjamin Safdi, physicien du Laboratoire national de Lawrence Berkeley, et ses collègues ont utilisé des supercalculateurs pour modéliser l’idée que les axions produits à l’intérieur des étoiles pourraient se convertir en Rayons X dans les champs magnétiques à l’extérieur des étoiles. Les axions n’ont jamais été observés directement, mais ils ont été théorisés pour la première fois dans les années 1970. Il est trop tôt pour dire avec certitude si les axions existent ou s’ils sont le véritable coupable des rayons X étranges, a déclaré Safdi, mais les chercheurs espèrent que la nouvelle modélisation informatique peut pointer vers quelque chose en dehors du modèle standard de physique, qui décrit subatomique connu. particules.

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« Nous sommes assez confiants que [X-ray] l’excès existe et très confiant qu’il y a quelque chose de nouveau dans cet excès », Safdi dit dans un communiqué. « Si nous étions sûrs à 100% que ce que nous voyons est une nouvelle particule, ce serait énorme. Ce serait révolutionnaire en physique. »

Rayons X mystérieux

Compte tenu de leur âge et de leur type, les Magnificent Seven ne devraient émettre que des rayons X de faible énergie et lumière ultraviolette. Mais les astronomes ont observé quelque chose qu’ils ne peuvent pas expliquer: des rayons X à haute énergie sortant des étoiles. Les étoiles à neutrons sont les restes d’étoiles géantes qui ont épuisé leur carburant et se sont effondrées; un type d’étoile à neutrons, appelé pulsar, émet des émissions sur tout le spectre électromagnétique, y compris les rayons X à haute énergie. Mais les Magnificent Seven ne sont pas des pulsars.

Les scientifiques ont également recherché derrière l’amas d’étoiles à neutrons d’autres objets qui pourraient émettre des rayons X mystérieux, mais ni le télescope XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne ni le télescope Chandra de la NASA n’ont révélé quoi que ce soit qui pourrait être le coupable.

Des axions ont également été proposés comme solution au mystère. Mais les axions pourraient-ils vraiment être produits à l’intérieur d’une étoile à neutrons? Pour le savoir, Safdi et ses collègues se sont tournés vers les supercalculateurs de l’Université du Michigan et du Lawrence Berkeley National Laboratory.

« Il y a beaucoup de traitement et d’analyse de données qui sont intervenus dans tout cela », a déclaré Safdi. « Vous devez modéliser l’intérieur d’une étoile à neutrons afin de prédire combien d’axions devraient être produits à l’intérieur de cette étoile. »

Axions insaisissables

Un axion, s’il existe, est un particule élémentaire avec une masse très faible. Les axions pourraient être un composant de la matière noire, la substance non observée qui semble représenter plus d’un quart de la masse de l’univers, en fonction de ses effets gravitationnels.

Safdi et son équipe ont découvert que les axions pourraient fonctionner neutrinos, une autre particule subatomique extrêmement légère qui a été démontrée. Les neutrinos sont produits à l’intérieur des étoiles à neutrons lorsque les neutrons se heurtent les uns aux autres; les axions pourraient être produits de la même manière.

Compte tenu de leur faible masse et de leurs faibles interactions avec d’autres matières, les axions pourraient facilement s’échapper des noyaux des étoiles à neutrons et se diriger vers l’espace. Des champs magnétiques extrêmement puissants entourent les étoiles à neutrons. En présence de ces champs, les axions se convertiraient en photons, ou particules lumineuses. Voyageant à des longueurs d’onde plus courtes que la lumière visible, ces particules de lumière seraient enregistrées comme des rayons X à haute énergie sur l’instrumentation astronomique.

«Nous ne prétendons pas que nous avons encore fait la découverte de l’axion, mais nous disons que les photons X supplémentaires peuvent être expliqués par des axions», Raymond Co, chercheur postdoctoral à l’Université du Minnesota qui a collaboré sur l’étude, a déclaré dans la déclaration. « C’est une découverte passionnante de l’excès des photons X, et c’est une possibilité passionnante qui est déjà cohérente avec notre interprétation des axions. »

L’étape suivante, a déclaré Safdi, consiste à rechercher des axions dans les naines blanches, un autre ensemble d’étoiles qui ne devraient pas émettre de rayons X.

« Cela commence à être assez convaincant que ce soit quelque chose au-delà du modèle standard si nous voyons un excès de rayons X là aussi, » dit-il.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.