As estrelas de nêutrons consistem na forma mais densa de matéria conhecida:uma estrela de nêutrons do tamanho de Los Angeles pode pesar o dobro do nosso sol. Os astrofísicos não entendem totalmente como a matéria se comporta sob essas densidades esmagadoras, muito menos o que acontece quando duas estrelas de nêutrons se chocam ou quando uma estrela massiva explode, criando uma estrela de nêutrons.

Uma ferramenta que os cientistas usam para modelar esses fenômenos poderosos é a "equação de estado". Vagamente, a equação de estado descreve como a matéria se comporta sob diferentes densidades e temperaturas. As temperaturas e densidades que ocorrem durante esses eventos extremos podem variar muito, e comportamentos estranhos podem surgir; por exemplo, prótons e nêutrons podem se organizar em formas complexas conhecidas como "massa" nuclear.

Mas, até agora, havia apenas cerca de 20 equações de estado prontamente disponíveis para simulações de fenômenos astrofísicos. O acadêmico de pós-doutorado do Caltech em astrofísica teórica Andre da Silva Schneider decidiu enfrentar esse problema usando códigos de computador. Nos últimos três anos, ele tem desenvolvido um software de código aberto que permite aos astrofísicos gerar suas próprias equações de estado. Em um novo artigo na revista Physical Review C, ele e seus colegas descrevem o código e demonstram como ele funciona, simulando supernovas de estrelas 15 e 40 vezes a massa do sol.

A pesquisa tem aplicações imediatas para pesquisadores que estudam estrelas de nêutrons, incluindo aqueles que analisam dados do Observatório de ondas gravitacionais do interferômetro a laser da National Science Foundation, ou LIGO, que fez a primeira detecção de ondulações no espaço e no tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, de uma colisão de estrela de nêutrons, em 2017. Esse evento também foi testemunhado por um grupo de telescópios em todo o mundo, que capturou ondas de luz do mesmo evento.

"As equações de estado ajudam os astrofísicos a estudar o resultado das fusões de estrelas de nêutrons - elas indicam se uma estrela de nêutrons é 'mole' ou 'rígida, 'que por sua vez determina se uma estrela de nêutrons mais massiva ou um buraco negro se forma a partir da colisão, "diz da Silva Schneider." Quanto mais observações temos do LIGO e outros telescópios baseados em luz, mais podemos refinar a equação de estado - e atualizar nosso software para que os astrofísicos possam gerar equações novas e mais realistas para estudos futuros. "

Informações mais detalhadas podem ser encontradas no Revisão Física C estude, intitulado "Equação nuclear de código aberto de estrutura de estado baseada no modelo de gota líquida com interação Skyrme."