À l'intérieur d'une étoile à neutrons, la matière est comprimée si densément qu'une cuillère à café de cette substance pèserait autant qu'une montagne. Ce qui arrive aux particules dans ces conditions, nous ne le voyons pas directement – mais les étoiles nous parlent d'elles-mêmes à travers les ondes gravitationnelles et la lumière, lorsque deux de ces étoiles fusionnent. Chaque observation est comme une empreinte digitale, qui dépend de la façon dont les neutrons et les protons interagissent.
Auparavant, pour relier l'observation à la théorie, les scientifiques devaient résoudre des millions de fois des équations extrêmement complexes de la physique quantique. Chaque calcul prenait des heures sur un supercalculateur – pour une seule variante. C'est comme essayer de deviner la recette d'un plat en le goûtant à l'aveugle et en le préparant à chaque fois de zéro.
Désormais, les chercheurs ont construit des modèles simplifiés « intelligents » – des émulateurs – qui apprennent à partir de calculs précis mais lents. Un modèle prédit rapidement le comportement de la matière neutronique, un autre comment cela donne une étoile. En les combinant avec les données des observatoires d'ondes gravitationnelles, les scientifiques ont pu, pour la première fois, affiner directement deux nombres clés décrivant l'interaction des particules.
Il s'avère que même les observations d'étoiles lointaines peuvent restreindre les valeurs possibles de ces nombres. Cela signifie que l'astrophysique devient un outil à part entière pour tester la physique nucléaire – comme si nous pouvions voir à l'intérieur d'une étoile sans quitter la Terre.
Les étoiles à neutrons tournent si vite que certaines effectuent des centaines de tours par seconde – plus vite qu'un blender de cuisine.