Détermination du Rayon des Étoiles à Neutrons – DENSeR

Les étoiles à neutrons (EN), resultant de l'effondrement du cœur des étoiles massives, sont des laboratoires uniques pour étudier l'interaction forte en physique. Les densités internes des EN (supérieures à celles des noyaux atomiques) permettent d'étudier la composition et le comportement des états stables de la matière dense et contraindre les modèles de physique nucléaire, tout en ouvrant la possibilité d'explorer des états étranges de la matière qui n'existeraient que dans les EN. Pour ce faire, les masses et les rayons des EN doivent être mesurés précisément.

Les mesures les plus prometteuses proviennent de l'analyse du profil d'impulsion en rayons X des pulsars millisecondes (MSP), des EN en rotation rapide. En exploitant les effets de la relativité générale sur la trajectoire des photons quittant la surface des EN, on peut mesurer la compacité de l'EN (donc la masse et le rayon) à partir son profil d'impulsion. Cependant, les mesures actuelles sont basées sur des hypothèses concernant les régions d'émission (leur forme et leur nombre) à la surface des EN, ce qui biaise potentiellement les masses et les rayons déduits.

Cet projet développera la prochaine génération de méthodes d'analyse du profil d'impulsion des MSP et fournira des mesures de masses et des rayons exemptes d'hypothèses. Pour ce faire, nous mettrons en place une analyse avec l'émission de surface provenant d'une grille sur toute la surface (au lieu de régions de formes et de nombres fixes). L'espace de paramètres élargit impliqué dans cette nouvelle approche nécessitera le développement de techniques d'analyse d'apprentissage machine pour maintenir le problème faisable d'un point de vue computationnel.

Avec la mise en oeuvre en grille de la surface des EN et l'approche d'apprentissage-machine, des analyses des données existantes des MSP seront effectuées pour fournir des mesures robustes des masses et des rayons. Nous ferons aussi des simulations pour quantifier les performances attendues des futurs observatoires à rayons X sur ces questions.