Une simulation sur supercalculateur nous donne de nouveaux aperçus sur le comportement des étoiles à neutrons : en évoquant l’explosion thermonucléaire qui se produit lorsque ces monstres cosmiques dévorent une autre étoile, les chercheurs peuvent faire progresser notre compréhension des phénomènes les plus extrêmes qui se produisent dans le cosmos.
Une équipe d’astrophysiciens américains des universités de New York, Stony Brook et de Californie à Berkeley a créé des simulations 3D du explosions thermonucléaires qui ont lieu à la surface des étoiles à neutrons. Pour y parvenir, ils ont utilisé le supercalculateur Oak Ridge Leadership Computing Facilities Summit (OLCF), qui fonctionne dans les installations du laboratoire national d’Oak Ridge, appartenant au ministère de l’Énergie des États-Unis.
Selon un communiqué de pressel’objectif est de comprendre comment une flamme thermonucléaire se propage à la surface d’un étoile à neutrons, et ce que cette propagation peut apporter sur la relation entre la masse de l’étoile à neutrons et son rayon, une donnée qui pourrait révéler de nombreux détails sur la composition de l’étoile.
Densité maximale
Il convient de rappeler que les étoiles à neutrons, composées de restes compacts d’explosions de supernova, sont présentes dans tout l’Univers et constituent l’un des objets cosmiques les plus intrigants, car elles s’accumulent d’énormes quantités d’énergie malgré ses petites dimensions, ayant un rayon d’environ 12 kilomètres.
Considérant que la plupart des étoiles sont situées dans systèmes binaires, il est possible qu’une étoile à neutrons ait un compagnon stellaire qui, à un moment donné, deviendra sa nourriture. Pour cette raison, des explosions de rayons X se produisent lorsque la matière extraite du compagnon stellaire s’accumule à la surface de l’étoile à neutrons et est comprimée par son intense gravité, entraînant une explosion thermonucléaire.
L’équipe d’experts a généré un Simulation 3D modéliser une flamme d’explosion se déplaçant sur la surface d’un étoile à neutrons. Parallèlement, une étude 2D complémentaire s’est concentrée sur la propagation de la flamme dans différentes conditions, telles que la température de surface et la vitesse de rotation. L’une des principales conclusions est que des conditions physiques différentes conduisent à des vitesses de propagation des flammes différentes.
Découvrir comment la matière se comporte dans des situations extrêmes
« Nous pouvons voir plus en détail ce qui se passe pendant ces événements extrêmes grâce à une simulation. L’objectif est de comprendre les propriétés de l’étoile à neutrons, quelque chose qui nous amènera à comprendre comment la matière se comporte dans les densités extrêmes que l’on trouverait dans une étoile de ce type », a déclaré le scientifique Michael Zingale, chef de l’équipe de recherche et auteur principal de la nouvelle étude, récemment publiée dans The Astrophysical Journal.
En comparant les modèles informatiques de flammes thermonucléaires avec le rayonnement observé, les chercheurs peuvent calculer avec plus de précision le rayon du étoiles à neutrons. L’énorme densité et concentration de masse et d’énergie dans un si petit objet peut fournir de nouvelles informations sur le comportement de la matière dans des conditions extrêmes. De plus, les spécialistes cherchent à déterminer comment la pression et l’énergie interne d’une étoile à neutrons réagissent aux changements de sa densité, de sa température et de sa composition.
Référence
Comparaison de l’évolution précoce des flammes lors des sursauts de rayons X en deux et trois dimensions. Michael Zingale et coll. Le Journal d’Astrophysique (2024). DOI :https://www.doi.org/10.3847/1538-4357/ace04e