Quark Matter: Estrelas de nêutrons revelam novo tipo de matéria dentro delas

Quark Matter: Estrelas de nêutrons revelam novo tipo de matéria dentro delas

2 de março de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Conheça o Quark Matter. Confirmar a existência de núcleos de quarks dentro de estrelas de nêutrons tem sido um dos objetivos mais importantes da física de estrelas de nêutrons nos últimos 40 anos.
Um grupo de pesquisadores finlandeses descobriu o que eles acreditam ser um novo estado da matéria dentro das estrelas de nêutrons, revelou um estudo.

Um grupo de pesquisa finlandês encontrou fortes evidências da presença de matéria exótica de quarks dentro dos núcleos das maiores estrelas de nêutrons existentes. Esta conclusão foi alcançada por especialistas depois de combinar resultados recentes de física nuclear teórica e física de partículas teórica com medições de ondas gravitacionais de colisões de estrelas de nêutrons.
Toda a matéria normal ao nosso redor é composta de átomos, cujos núcleos densos compreendem prótons e nêutrons são cercados por elétrons carregados negativamente. No entanto, dentro das estrelas de nêutrons, sabe-se que a matéria atômica colapsa na matéria nuclear imensamente densa na qual nêutrons e prótons estão tão próximos que a estrela inteira pode ser considerada um único núcleo enorme.
Até agora, não estava claro se a matéria nuclear nos núcleos das estrelas de nêutrons mais massivas colapsa em um estado ainda mais exótico chamado matéria quark, no qual os núcleos não existem mais.

Pesquisadores da Universidade de Helsinque agora afirmam que a resposta a essa pergunta é sim. Os novos resultados foram publicados na Nature Physics.
“Confirmar a existência de núcleos de quarks dentro de estrelas de nêutrons tem sido um dos objetivos mais importantes da física de estrelas de nêutrons desde que essa possibilidade foi considerada pela primeira vez há cerca de 40 anos”, diz o professor associado  Aleksi Vuorinen  , do Departamento de Física da Universidade de Helsinque e Helsinki. Instituto de Física.

Mesmo com simulações em larga escala realizadas em supercomputadores incapazes de determinar o destino da matéria nuclear dentro das estrelas de nêutrons, o grupo de pesquisa finlandês propôs uma nova abordagem para o problema.
Eles perceberam que combinar descobertas recentes de partículas teóricas e física nuclear com medições astrofísicas pode ser possível deduzir as características e identidade da matéria que reside nas estrelas de nêutrons.
De acordo com o estudo, a matéria dentro dos núcleos das estrelas de nêutrons estáveis ​​mais massivas é muito mais parecida com a matéria quark do que com a matéria nuclear comum.
Os cálculos indicam que nessas estrelas, o diâmetro do núcleo identificado como matéria quark pode exceder a metade do diâmetro de toda a estrela de nêutrons.
No entanto, Vuorinen observa que ainda existem muitas incertezas associadas à estrutura exata das estrelas de nêutrons. Então, o que significa dizer que a matéria quark quase certamente foi descoberta?
“Ainda há uma chance pequena, mas diferente de zero, de que todas as estrelas de nêutrons sejam compostas apenas de matéria nuclear. No entanto, o que conseguimos fazer é quantificar o que esse cenário exigiria. Em suma, o comportamento da matéria nuclear densa precisaria então ser verdadeiramente peculiar. Por exemplo, a velocidade do som precisaria atingir quase a da luz”, explica Vuorinen .
Um fator chave que contribuiu para as novas descobertas foi o surgimento de dois resultados recentes em astrofísica observacional: a medição de ondas gravitacionais de uma fusão de estrelas de nêutrons e a detecção de estrelas de nêutrons muito massivas, com massas próximas a duas massas solares.