Las simulaciones de fusiones de estrellas de neutrones binarias sugieren que los detectores futuros diferenciarán entre diferentes modelos de materia termonuclear. Los investigadores utilizaron simulaciones de supercomputadoras para explorar cómo las fusiones de estrellas de neutrones afectan las ondas gravitacionales y descubrieron una relación clave con la temperatura de los remanentes. Esta investigación podría contribuir a futuros avances en la detección y comprensión de la materia termonuclear.

Cuando dos estrellas de neutrones orbitan entre sí, liberan ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Estas ondas consumen energía de la órbita hasta que las dos estrellas finalmente chocan y se fusionan en un solo objeto. Los científicos utilizaron simulaciones por supercomputadoras para explorar cómo el comportamiento de diferentes modelos de materia nuclear afecta las ondas gravitacionales liberadas después de estas fusiones. Encontraron una fuerte correlación entre la temperatura del remanente y la frecuencia de estas ondas gravitacionales. Los detectores de próxima generación podrán distinguir entre estos modelos.

Aproximadamente 5 milisegundos después de la fusión de estrellas de neutrones, mirando de arriba a abajo, se muestra una comparación de la densidad (derecha) y la temperatura (izquierda) de dos fusiones de estrellas de neutrones simuladas diferentes (arriba, abajo). Fuente: Jacob Fields, Universidad Estatal de Pensilvania.

Los científicos utilizan estrellas de neutrones como laboratorios para estudiar material nuclear en condiciones indetectables en la Tierra. Están utilizando detectores de ondas gravitacionales actuales para observar las fusiones de estrellas de neutrones y comprender cómo se comporta la materia fría ultradensa. Sin embargo, estos detectores no pueden medir la señal de las estrellas fusionadas. Esta señal contiene información sobre la materia termonuclear. Los detectores futuros serán aún más sensibles a estas señales. Como también pueden distinguir entre diferentes modelos, los resultados de este estudio sugieren que los detectores futuros ayudarán a los científicos a construir mejores modelos de materia termonuclear.

Este estudio investigó las fusiones de estrellas de neutrones utilizando THC_M1. THC_M1 es un código informático que simula fusiones de estrellas de neutrones, teniendo en cuenta la curvatura del espacio-tiempo provocada por el potente campo gravitacional de la estrella y el proceso de neutrinos en la materia densa. Los investigadores probaron el impacto de los efectos térmicos en las fusiones variando la capacidad calorífica específica en la ecuación de estado, que mide la energía necesaria para elevar en un grado la temperatura del material de la estrella de neutrones. Para garantizar la solidez de los resultados, los investigadores realizaron simulaciones en dos resoluciones. Repitieron la ejecución de mayor resolución con un tratamiento más aproximado de los neutrinos.

Referencias

"Thermal Effects in Binary Neutron Star Mergers", por Jacob Fields, Aviral Prakash, Matteo Breschi, David Radice, Sebastiano Bernuzzi y Andréda Silva Schneider, 31 de julio de 2023, Astrophysical Journal Letters.

DOI:10.3847/2041-8213/ace5b2

"Identificación de efectos nucleares en interacciones neutrones-carbono durante la transferencia de tercer impulso bajo", hasta el 17 de febrero de 2016, "Physical Review Letters".

DOI:10.1103/PhysRevLett.116.071802

Este trabajo utilizó recursos informáticos proporcionados por el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética de Penn State, el Centro de Supercomputación de Pittsburgh y el Instituto de Ciencias Computacionales y de Datos.

Fuente compilada: ScitechDaily