Las estrellas de neutrones consisten en la forma más densa de materia conocida:una estrella de neutrones del tamaño de Los Ángeles puede pesar el doble que nuestro sol. Los astrofísicos no comprenden completamente cómo se comporta la materia bajo estas densidades aplastantes, y mucho menos lo que sucede cuando dos estrellas de neutrones chocan entre sí o cuando una estrella masiva explota, creando una estrella de neutrones.

Una herramienta que utilizan los científicos para modelar estos poderosos fenómenos es la "ecuación de estado". Flojamente, la ecuación de estado describe cómo se comporta la materia bajo diferentes densidades y temperaturas. Las temperaturas y densidades que ocurren durante estos eventos extremos pueden variar mucho, y pueden surgir comportamientos extraños; por ejemplo, los protones y neutrones pueden organizarse en formas complejas conocidas como "pasta" nuclear.

Pero, hasta ahora, sólo había unas 20 ecuaciones de estado disponibles para simulaciones de fenómenos astrofísicos. El becario postdoctoral de Caltech en astrofísica teórica Andre da Silva Schneider decidió abordar este problema utilizando códigos de computadora. Durante los últimos tres años, Ha estado desarrollando software de código abierto que permite a los astrofísicos generar sus propias ecuaciones de estado. En un nuevo artículo en la revista Physical Review C, él y sus colegas describen el código y demuestran cómo funciona simulando supernovas de estrellas de 15 y 40 veces la masa del sol.

La investigación tiene aplicaciones inmediatas para los investigadores que estudian estrellas de neutrones, incluidos los que analizan datos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation, o LIGO, que hizo la primera detección de ondas en el espacio y el tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, de una colisión de estrellas de neutrones, en 2017. Ese evento también fue presenciado por un grupo de telescopios en todo el mundo, que capturó ondas de luz del mismo evento.

“Las ecuaciones de estado ayudan a los astrofísicos a estudiar el resultado de las fusiones de estrellas de neutrones:indican si una estrella de neutrones es 'blanda' o 'rígida, 'que a su vez determina si una estrella de neutrones más masiva o un agujero negro se forma a partir de la colisión, "dice da Silva Schneider." Cuantas más observaciones tengamos de LIGO y otros telescopios basados ​​en la luz, cuanto más podamos refinar la ecuación de estado y actualizar nuestro software para que los astrofísicos puedan generar ecuaciones nuevas y más realistas para estudios futuros ".

Puede encontrar información más detallada en el Revisión física C estudio, titulado "Ecuación nuclear de código abierto del marco estatal basado en el modelo de gota de líquido con interacción de Skyrme".