La materia de los quarks, una fase extremadamente densa de materia formada por partículas subatómicas llamadas quarks, puede existir en el corazón de las estrellas de neutrones. También se puede crear por breves momentos en colisionadores de partículas en la Tierra, como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Pero el comportamiento colectivo de la materia de los quarks no es fácil de precisar. En un coloquio de esta semana en el CERN, Aleksi Kurkela del departamento de Teoría del CERN y la Universidad de Stavanger, Noruega, explicó cómo los datos de estrellas de neutrones le han permitido a él y a sus colegas poner límites estrictos al comportamiento colectivo de esta forma extrema de materia.

Kurkela y sus colegas utilizaron una propiedad de estrella de neutrones deducida de la primera observación de las colaboraciones científicas de LIGO y Virgo de ondas gravitacionales, ondas en el tejido del espacio-tiempo, emitidas por la fusión de dos estrellas de neutrones. Esta propiedad describe la rigidez de una estrella en respuesta a las tensiones causadas por la atracción gravitacional de una estrella compañera, y se conoce técnicamente como deformabilidad de las mareas.

Para describir el comportamiento colectivo de la materia de los quarks, Los físicos generalmente emplean ecuaciones de estado, que relacionan la presión de un estado de la materia con otras propiedades del estado. Pero todavía tienen que encontrar una ecuación de estado única para la materia de los quarks; han derivado solo familias de tales ecuaciones. Al conectar los valores de deformabilidad de las mareas de las estrellas de neutrones observadas por LIGO y Virgo en una derivación de una familia de ecuaciones de estado para la materia de quarks de estrellas de neutrones, Kurkela y sus colegas pudieron reducir drásticamente el tamaño de esa familia de ecuaciones. Una familia tan reducida proporciona límites más estrictos sobre las propiedades colectivas de la materia de los quarks, y más generalmente en materia nuclear a altas densidades, que estaban disponibles anteriormente.

Armados con estos resultados, Luego, los investigadores dieron la vuelta al problema y utilizaron los límites de la materia de los quarks para deducir las propiedades de las estrellas de neutrones. Usando este enfoque, el equipo obtuvo la relación entre el radio y la masa de una estrella de neutrones, y descubrió que el radio máximo de una estrella de neutrones que es 1,4 veces más masiva que el Sol debería estar entre unos 10 y 14 km.