Estudio de la formación de fases mixtas y estructuras en el interior de estrellas de neutrones

• Autores: Canullan Pascual, Martín Oscar
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Orsaria, Milva Gabriela; Mariani, Mauro
• Materia: Ciencias Astronómicas; Estrellas híbridas; Objetos compactos; Transición de fase; Estructuras de pasta
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Las estrellas de neutrones son objetos compactos cuya materia se encuentra en condiciones extremas de presión y gravedad. Estos objetos alcanzan densidades que superan varias veces las de un núcleo atómico, causando que sus constituyentes se encuentren en un estado de la materia imposible de reproducir en laboratorios terrestres. Sin embargo, del estudio del diagrama de fases de la cromodinámica cuántica se espera que en el interior de las estrellas de neutrones haya una transición de fase entre materia hadrónica y materia de quarks pura, dando lugar estrellas híbridas. La naturaleza de dicha transición de fase depende de la tensión superficial en la interfaz hadrón-quark, aún incierta. Estudios teóricos sugieren que por debajo de cierto valor crítico de la tensión superficial, podría formarse una fase mixta compuesta por hadrones y quarks, que puede ser descripta con la construcción de Gibbs. En este escenario, en el que la transición no es abrupta y la presión de dicha fase crece monotónicamente con la densidad, podrían existir estructuras geométricas dentro de esta región de transición, variando desde gotas, pasando por sogas hasta lajas, en orden creciente de densidad. El objetivo principal de esta tesis es el estudio teórico de la estructura y composición de las estrellas de neutrones, modelándolas como estrellas híbridas. Para ello, se planea construir la ecuación de estado híbrida, incluyendo la formación de una fase mixta y estructuras geométricas. Luego, a partir de las ecuaciones de equilibrio hidrostático, obtener la relación masa-radio para los modelos y así poder comparar nuestros resultados con las observaciones existentes. Para modelar dicha ecuación de estado híbrida con fase mixta, usaremos dos modelos para los núcleos externo e interno de la estrella, donde se concentra gran parte de su masa. Para el primero, usamos el modelo de Walecka no lineal, que es una teoría relativista de campo medio. Para el segundo, empleamos el modelo de bolsa del MIT con correcciones debidas a la constante de acoplamiento fuerte. Se obtuvieron fases mixtas extensas en las que predominan gotas y lajas. Si bien en el marco de nuestro modelo, el efecto de la tensión superficial no produce cambios significativos en la ecuación de estado, comprobamos que un aumento en esta cantidad implica configuraciones estelares de masas levemente menores. Nuestros resultados no satisfacen todas las restricciones de estrellas de neutrones conocidas hasta el momento. Sin embargo, sugieren que los púlsares masivos, como J0348+0432 y J0740+6620, podrían ser estrellas híbridas conteniendo una fase mixta de quarks y hadrones con estructuras geométricas. Además, para ciertas combinaciones de parámetros, la aparición de un núcleo de quarks puro podría desestabilizar este tipo de configuraciones estelares.
Licenciado en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas