Con la excepción de los agujeros negros, las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo. Como sugiere su nombre, las estrellas de neutrones están compuestas principalmente de neutrones. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre la materia producida durante la colisión de dos estrellas de neutrones aún es limitado. Científicos de la Universidad Goethe de Frankfurt y el Centro de Física Teórica de Asia Pacífico en Pohang han desarrollado un modelo que brinda información sobre la materia en condiciones tan extremas.
Después de que una estrella masiva haya quemado su combustible y explote como una supernova, se puede formar un objeto extremadamente compacto, llamado estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones son extraordinariamente densas: para alcanzar la densidad dentro de ellas, sería necesario reducir un cuerpo masivo como nuestro sol al tamaño de una ciudad como Frankfurt. En 2017, las ondas gravitacionales, las pequeñas ondas en el espacio-tiempo que se producen durante la colisión de dos estrellas de neutrones, podrían medirse directamente aquí en la Tierra por primera vez.
Sin embargo, la composición del producto de fusión caliente y denso resultante no se conoce con precisión. Todavía es una pregunta abierta, por ejemplo, si los quarks, que de otro modo quedan atrapados en los neutrones, pueden aparecer en forma libre después de la colisión. El Dr. Christian Ecker del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe de Frankfurt, Alemania, y el Dr. Matti Järvinen y el Dr. Tuna Demircik del Centro de Física Teórica de Asia Pacífico en Pohang, Corea del Sur, han desarrollado un nuevo modelo que les permite estar un paso más cerca de responder esta pregunta.
En su trabajo publicado en Physical Review X, amplían modelos de la física nuclear, que no son aplicables a altas densidades, con un método utilizado en la teoría de cuerdas para describir la transición a materia de quarks densa y caliente. “Nuestro método utiliza una relación matemática que se encuentra en la teoría de cuerdas, a saber, la correspondencia entre los agujeros negros de cinco dimensiones y la materia que interactúa fuertemente, para describir la transición de fase entre la materia nuclear densa y la materia de quarks”, explican el Dr. Demircik y el Dr. Järvinen.
“Ya hemos utilizado el nuevo modelo en simulaciones por computadora para calcular la señal de ondas gravitacionales de estas colisiones y demostrar que se puede producir materia de quarks fríos y calientes”, agrega el Dr. Ecker, quien implementó estas simulaciones en colaboración con Samuel Tootle y Konrad Topolski del grupo de trabajo del Prof. Luciano Rezzolla en la Universidad Goethe de Frankfurt.
A continuación, los investigadores esperan poder comparar sus simulaciones con futuras ondas gravitacionales medidas desde el espacio para obtener más información sobre la materia de los quarks en las colisiones de estrellas de neutrones.
Con información de Astrophysical Review
