La matière ordinaire est composée d'atomes, et les atomes sont composés de noyaux et d'électrons. Mais dans une étoile à neutrons, la gravité comprime la matière si fort que les électrons sont enfoncés dans les protons, et presque tout se transforme en un empilement dense de neutrons. C'est comme un immense noyau atomique de la taille d'une ville. Et si on comprimait encore plus ? Alors les neutrons commenceraient à se désagréger en leurs constituants — les quarks. On obtient une sorte de « soupe » chaude de quarks libres, qui n'existe que dans les profondeurs les plus extrêmes.
Les auteurs de l'étude ont tenté de modéliser cette transition de la « bouillie » de neutrons à la soupe de quarks. Ils se sont basés sur une théorie semblable à la description de la supraconductivité : les quarks peuvent s'associer en paires — des diquarks. Mais les paires seules ne suffisent pas. Pour que l'étoile ne s'effondre pas sous son propre poids, il faut une rigidité supplémentaire. Celle-ci est apportée par les particules porteuses de l'interaction — les mésons vectoriels. C'est comme ajouter à la pâte non seulement de la farine et de l'eau, mais aussi des noix dures qui l'empêchent de s'étaler. Résultat : l'équation d'état — la loi reliant pression et densité — devient suffisamment raide pour soutenir une masse de plus de deux Soleils.
Les calculs ont montré que si une étoile à neutrons est plus lourde qu'environ deux Soleils, la densité en son centre dépasse quatre densités nucléaires. C'est comme si chaque cube de la taille d'un grain de sable pesait un milliard de tonnes. Le rayon d'une telle étoile est d'environ douze kilomètres, et un cœur de quarks se cache à l'intérieur. Ces chiffres concordent bien avec les observations réelles : les étoiles à neutrons les plus massives connues correspondent précisément à cette description.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.05816
We discuss the properties of the extended three-flavor quark-meson diquark (EQMD) model as a renormalizable low-energy effective model for QCD. The effective degrees of freedom are quarks, scalar- and pseudoscalar mesons, diquarks, vector- and axial-vector mesons. We calculate the equation of state (EoS) in the mean-field approximation at $$T=0$$ imposing charge neutrality for electric and color charges. We match the EoS with a low-density nuclear equation of state. We discuss how the choice of parameters in the model affects the EoS and thereby the mass-radius for hybrid stars. We show that it is possible to construct hybrid stars whose masses and radii are in agreement with recent astrophysical observations and perturbative QCD (pQCD). The addition of vector and axial vector mesons to the quark-meson diquark is essential, since it makes the EoS sufficiently stiff for intermediate densities. Our results suggest that stars with a mass larger than $$M\sim2M_{\odot}$$ have a quark core with a central density $$n_B\geq 3.9n_{\rm sat}$$, where $$n_{\rm sat}\approx0.165$$fm$$^{-3}$$ is the saturation density. The speed of sound has a double-peak structure and relaxes to the conformal limit from above for large baryon chemical potentials $$\mu_B$$. This structure is caused by the decrease in the mass of the $$s$$ quark as $$\mu_B$$ increases.
La densité au centre d'une telle étoile est si grande qu'une cuillère à café de sa matière pèserait plus que toutes les montagnes de la Terre réunies.
Dans le roman « L'Œuf du dragon » de Robert Forward, on décrit la vie sur une étoile à neutrons, où des créatures de matière nucléaire vivent un million de fois plus vite que les humains.