Uma equipe de pesquisa internacional combinou pela primeira vez dados de experimentos de íons pesados, medições de ondas gravitacionais e outras observações astronômicas usando modelagem teórica avançada para restringir com mais precisão as propriedades da matéria nuclear, pois pode ser encontrada no interior de estrelas de nêutrons. Os resultados foram publicados na revista Nature .
Em todo o universo, estrelas de nêutrons nascem em explosões de supernovas que marcam o fim da vida de estrelas massivas. Às vezes, as estrelas de nêutrons estão ligadas em sistemas binários e eventualmente colidirão umas com as outras. Esses fenômenos astrofísicos de alta energia apresentam condições tão extremas que produzem a maioria dos elementos pesados, como prata e ouro. Consequentemente, as estrelas de nêutrons e suas colisões são laboratórios únicos para estudar as propriedades da matéria em densidades muito além das densidades dentro dos núcleos atômicos. Experimentos de colisão de íons pesados ​​conduzidos com aceleradores de partículas são uma forma complementar de produzir e sondar matéria em altas densidades e sob condições extremas.

Novos insights sobre as interações fundamentais em jogo na matéria nuclear

“Combinar o conhecimento da teoria nuclear, experimento nuclear e observações astrofísicas é essencial para esclarecer as propriedades da matéria rica em nêutrons em toda a faixa de densidade sondada em estrelas de nêutrons”, disse Sabrina Huth, do Instituto de Física Nuclear da Universidade Técnica de Darmstadt. que é um dos principais autores da publicação. Peter T. H. Pang, outro autor principal do Instituto de Física Gravitacional e Subatômica (GRASP), Universidade de Utrecht, acrescentou:métodos completamente diferentes."

O progresso recente na astronomia multi-mensageiro permitiu que a equipe de pesquisa internacional, envolvendo pesquisadores da Alemanha, Holanda, Estados Unidos e Suécia, ganhasse novos insights sobre as interações fundamentais em jogo na matéria nuclear. Em um esforço interdisciplinar, os pesquisadores incluíram informações obtidas em colisões de íons pesados ​​em uma estrutura que combina observações astronômicas de sinais eletromagnéticos, medições de ondas gravitacionais e cálculos astrofísicos de alto desempenho com cálculos teóricos de física nuclear. Seu estudo sistemático combina todas essas disciplinas individuais pela primeira vez, apontando para uma pressão mais alta em densidades intermediárias em estrelas de nêutrons.

Dados de colisões de íons pesados ​​incluídos

Os autores incorporaram as informações de experimentos de colisão de íons de ouro realizados no GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung em Darmstadt, bem como no Laboratório Nacional Brookhaven e no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley nos EUA em seu procedimento de várias etapas que analisa restrições da teoria nuclear e observações astrofísicas. incluindo medições de massa de estrelas de nêutrons através de observações de rádio, informações da missão Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) na Estação Espacial Internacional (ISS) e observações multi-mensageiro de fusões de estrelas de nêutrons binárias.

Os teóricos nucleares Sabrina Huth e Achim Schwenk da Universidade Técnica de Darmstadt e Ingo Tews do Laboratório Nacional de Los Alamos foram fundamentais para traduzir as informações obtidas em colisões de íons pesados ​​para matéria de estrelas de nêutrons, que é necessária para incorporar as restrições astrofísicas.

A inclusão de dados de colisões de íons pesados ​​nas análises permitiu restrições adicionais na região de densidade, onde a teoria nuclear e as observações astrofísicas são menos sensíveis. Isso ajudou a fornecer uma compreensão mais completa da matéria densa. No futuro, restrições aprimoradas de colisões de íons pesados ​​podem desempenhar um papel importante para unir a teoria nuclear e as observações astrofísicas, fornecendo informações complementares. Isso é especialmente verdadeiro para experimentos que investigam densidades mais altas, e reduzir as incertezas experimentais tem um grande potencial para fornecer novas restrições às propriedades das estrelas de nêutrons. Novas informações de ambos os lados podem ser facilmente incluídas na estrutura para melhorar ainda mais a compreensão da matéria densa nos próximos anos. + Explorar mais

Buraco negro ou nenhum buraco negro:sobre o resultado das colisões de estrelas de nêutrons