« Toutes les bonnes choses ont une fin. » Ce dicton est vrai dans l’univers tel qu’il s’applique à la Terre.
Nous réalisons que les étoiles, comme tout le reste, doivent mourir. Lorsqu’elles manquent de combustible pour la fusion nucléaire dans leur noyau, les étoiles de toutes tailles s’effondrent sous l’influence de leur propre gravité, mourant pour former des restes cosmiques denses tels qu’une naine blanche, une étoile à neutrons ou un trou noir. Notre étoile, le Soleil, connaîtra ce sort dans environ 5 milliards d’années, lorsqu’elle grossira initialement pour devenir une géante rouge et effacera les planètes intérieures, y compris la Terre. Après environ un milliard d’années, cette phase prendra également fin, laissant le noyau du Soleil comme une cendre naine blanche entourée d’un nuage de cendres cosmiques sous forme de matière stellaire refroidissante.
Les scientifiques ont développé la carte de Hertzsprung-Russell, une carte de la vie astrale, de l’au-delà et de la mort. Ce graphique suit les étoiles de toutes masses au cours de leur évolution depuis les étoiles de la séquence principale brûlant de l’hydrogène jusqu’aux restes cosmiques denses.
Mais de nouvelles recherches révèlent que certaines étoiles au cœur de notre galaxie ignorent peut-être nos meilleurs modèles de vie et de mort des étoiles. Peut-être que ces étoiles se nourrissent de matière noire, la substance la plus mystérieuse de l’univers, pour s’octroyer l’immortalité cosmique, ce qui nécessiterait la création d’un « diagramme sombre de Hertzsprung-Russell ».
à propos de: Dans tout l’univers, l’annihilation de la matière noire pourrait réchauffer les étoiles mortes
« Le centre de la Voie Lactée est un environnement très extrême et très différent de notre emplacement dans la Voie Lactée », a déclaré à Space.com Isabelle Jun, chef de l’équipe de recherche de l’Institut Kavli de physique des particules et de cosmologie. de la galaxie, appelées « étoiles en amas », S », très déroutantes.
« Ils présentent une série de propriétés que l’on ne trouve nulle part ailleurs : on ne sait pas clairement comment ils se sont rapprochés du centre, où l’environnement est considéré comme quelque peu hostile à la formation d’étoiles. »
John a ajouté que les étoiles de l’amas S, situées à environ trois années-lumière du cœur de notre galaxie, semblent également beaucoup plus jeunes que ce à quoi on pourrait s’attendre si des étoiles migraient vers cette région depuis un autre endroit de la Voie Lactée. « Ce qui est encore plus mystérieux, c’est que non seulement les étoiles semblent inhabituellement jeunes, mais qu’il y a moins d’étoiles plus âgées que prévu », a-t-elle poursuivi. « De plus, il semble y avoir de nombreuses étoiles étonnamment lourdes. »
John et ses collègues émettent l’hypothèse que la raison de ces caractéristiques inhabituelles pourrait être que ces étoiles accumulent de grandes quantités de matière noire, qui est ensuite détruite en leur sein. Ce procédé pourrait leur fournir un type de carburant complètement nouveau et inattendu.
« Nos simulations montrent que les étoiles peuvent survivre uniquement grâce à la matière noire comme combustible, et comme il y a une quantité extrêmement grande de matière noire à proximité du centre galactique, ces étoiles deviennent immortelles », a ajouté John. « C’est très remarquable car nos simulations montrent des résultats similaires aux observations d’étoiles de l’amas S : la matière noire comme combustible gardera les étoiles éternellement jeunes. »
« L’idée d’étoiles immortelles », a poursuivi John, « peut expliquer à la fois plusieurs propriétés inhabituelles des étoiles du groupe S. Si les étoiles au centre de la galaxie sont devenues immortelles en raison de la forte densité de matière noire, cela pourrait expliquer. l’abondance inhabituelle de jeunes étoiles sur « Ce qui semble être au centre de la galaxie explique en même temps le manque d’étoiles plus âgées ».
La matière noire est son pire ennemi
La matière noire constitue un problème pour les physiciens car elle représente environ 85 % de l’univers et nous est invisible car elle n’interagit pas avec la lumière. De plus, la matière noire ne semble pas interagir avec la « matière ordinaire ». Cette matière ordinaire est constituée de protons, de neutrons et d’électrons et comprend toutes les étoiles, planètes, lunes, astéroïdes, comètes, gaz, poussières et organismes vivants de l’univers.
Les scientifiques ne peuvent déduire l’existence de la matière noire que parce qu’elle interagit avec la gravité, et cette interaction peut affecter la matière ordinaire et certainement la lumière. Cependant, si des interactions entre la matière noire et la matière ordinaire se produisent, elles sont rares et faibles ; Les scientifiques ne croient pas que nous n’ayons jamais découvert une telle interaction auparavant.
Mais ce qui est moins sûr, c’est si la matière noire interagit avec elle-même. Pour comprendre ce que cela signifie, nous devons nous rappeler que chaque particule de matière ordinaire a une version d’elle-même dans l’antimatière. Par exemple, il existe une antiparticule chargée positivement appelée positron pour un électron chargé négativement. Lorsque la matière et l’antimatière se rencontrent, elles s’annihilent et libèrent de l’énergie.
« L’annihilation de la matière noire est similaire à l’annihilation de la matière et de l’antimatière : si une particule rencontre son antiparticule, elle est détruite et d’autres particules sont produites, par exemple des photons. De même, les particules de matière noire peuvent s’annihiler de cette manière », John. dit. . « Dans de nombreux modèles de matière noire, les particules de matière noire constituent leur propre antiparticule, ce qui signifie que deux particules de matière noire peuvent s’annihiler mutuellement. »
Cependant, nous ne constatons pas d’annihilation de la matière noire, cela doit donc être assez rare. Cela signifie, dit John, que cela se produira très probablement dans un environnement où d’énormes quantités de matière noire peuvent être regroupées. Peut-être que la région ultra-dense au cœur d’une étoile est l’endroit où la gravité, avec laquelle la matière noire interagit, est la plus forte.
Le soleil pourrait-il aussi devenir immortel ?
Les étoiles de la séquence principale brûlent de l’hydrogène dans les processus de fusion nucléaire au cours de leur vie. Cela crée de l’hélium, la majorité de l’énergie de l’étoile, et une « pression radiative » externe qui équilibre la poussée vers l’intérieur des forces gravitationnelles de l’étoile. Cette lutte cosmique entre la pression des radiations et la gravité se poursuit pendant des millions, voire des milliards d’années, maintenant ces étoiles dans un équilibre stable.
« Pendant la majeure partie de la vie d’une étoile, ces processus se produisent principalement au cœur de l’étoile, là où la pression gravitationnelle est la plus élevée », a déclaré John. « Nous avons montré que si les étoiles accumulent une grande quantité de matière noire, qui est ensuite détruite à l’intérieur de l’étoile, elles peuvent également exercer une pression externe, rendant l’étoile stable en raison de l’annihilation de la matière noire plutôt que de la fusion nucléaire. Par conséquent, les étoiles peuvent utiliser l’obscurité. » matière comme carburant au lieu de l’hydrogène.
« Les étoiles consomment de l’hydrogène, ce qui finit par les faire mourir. La matière noire, en revanche, peut s’accumuler en continu, ce qui rend ces étoiles immortelles. »
Alors, le soleil peut-il s’accorder l’immortalité en se tournant vers cette source d’énergie alternative ? John ne pense pas que cela soit possible. Il est situé au milieu d’un des bras spiraux de la Voie Lactée, et il n’est pas au bon endroit dans notre galaxie pour atteindre cette sombre fontaine de jouvence.
« Les étoiles ont besoin de très grandes quantités de matière noire pour déplacer efficacement la fusion nucléaire. Dans la plupart des régions de la Voie lactée, la densité de matière noire n’est pas suffisamment élevée pour affecter les étoiles de manière significative. est très élevé. « Il pourrait être des milliards de fois plus élevé que celui de la Terre, qui fournit la quantité de matière noire nécessaire pour rendre les étoiles immortelles », a expliqué John. « Donc, notre soleil n’est pas immortel. »
John a ajouté que les découvertes de l’équipe pourraient révéler de nombreux secrets sur la matière noire elle-même, ainsi que sur les étoiles immortelles qui pourraient l’alimenter.
« Nos résultats nous indiquent que la matière noire peut se disperser avec des particules ordinaires, ce qui est nécessaire pour ralentir les particules de matière noire à l’intérieur de l’étoile afin de les capturer – et que les particules de matière noire peuvent s’annihiler les unes les autres », a-t-elle déclaré. « En observant la répartition des étoiles immortelles autour du centre galactique, nous obtiendrons également des informations sur la répartition et la densité de la matière noire autour du centre galactique. »
John a expliqué que pour vérifier ces résultats, les astronomes ont besoin d’observations plus précises des étoiles intérieures de la Voie Lactée afin de déterminer si ces étoiles se trouvent dans une « séquence principale sombre », ce qui pourrait indiquer leur immortalité.
Ils entendent également déterminer l’effet de l’annihilation de la matière noire sur différentes étoiles. Les premières simulations suggèrent que les étoiles plus claires deviendront « gonflées » et perdront leurs couches externes lorsqu’elles allumeront ce combustible sombre. Cela peut expliquer la nature des « objets G » au centre de la galaxie, qui sont des objets stellaires qui semblent entourés de nuages de gaz.
« Jusqu’à présent, nos travaux se sont concentrés sur les étoiles de la séquence principale. Nous souhaitons également comprendre comment la matière noire affecte les étoiles aux stades évolutifs ultérieurs lorsqu’elles s’éloignent de la séquence principale et subissent différents processus de fusion nucléaire », a déclaré Jones. « Nos résultats sont passionnants car ils montrent que les observations stellaires offrent un moyen supplémentaire et unique d’étudier et de comprendre les interactions de la matière noire avec la matière ordinaire. »
Une version précédemment évaluée par des pairs des recherches de l’équipe est disponible dans le référentiel de documents de recherche. arksif.
