Ulteriori prove di materia esotica nel nucleo delle stelle di neutroni

Madrid, 28 dicembre (Stampa Europea) –

Gli astrofisici guidati dall'Università di Helsinki forniscono la prima stima quantitativa della probabilità di esistenza Nuclei di quark in stelle di neutroni massicce.

Hanno dimostrato che, sulla base delle attuali osservazioni astrofisiche, M Questo tipo di particella subatomica elementare È quasi inevitabile nelle stelle di neutroni più massicce: una stima quantitativa che il team ha estratto La probabilità è compresa tra l'80 e il 90%.

I nuclei delle stelle di neutroni contengono materia con la densità più alta mai raggiunta nel nostro universo attuale. Con un massimo di due masse solari di materiale compresso in un'area di 25 km. Diametro. In effetti, questi oggetti astrofisici possono essere pensati come nuclei atomici giganti, la cui gravità comprime i loro nuclei a densità che superano di gran lunga quelle dei singoli protoni e neutroni.

Queste densità rendono le stelle di neutroni oggetti astrofisici interessanti dal punto di vista della fisica nucleare e delle particelle. È un problema a lungo termine Se l’enorme pressione centrale delle stelle di neutroni possa comprimere protoni e neutroni in una nuova fase della materiaConosciuta come materia di quark freddi. In questo strano stato della materia, i singoli protoni e neutroni non esistono più.

“I quark e i gluoni che li compongono vengono liberati dal loro tipico confinamento cromatico e possono muoversi quasi liberamente”, spiega. È una dichiarazione Alexei Voorinen, professore di fisica teorica delle particelle all'Università di Helsinki e autore della nuova ricerca, ha pubblicato su Comunicazioni sulla natura.

La piccola possibilità rimasta che tutte le stelle di neutroni siano costituite esclusivamente da materia nucleare richiede che la transizione dalla materia nucleare alla materia di quark sia una forte transizione di fase del primo ordine, un po’ come la trasformazione dell’acqua liquida in ghiaccio. Questo tipo di rapido cambiamento nelle proprietà della materia di una stella di neutroni ha il potenziale per destabilizzare la stella in modo tale da… La formazione di un piccolo nucleo di quark potrebbe far collassare la stella in un buco nero.

Una collaborazione internazionale tra scienziati provenienti da Finlandia, Norvegia, Germania e Stati Uniti è riuscita a dimostrare come un giorno l'esistenza dei nuclei di materia di quark potrebbe essere confermata o completamente esclusa. La chiave è riuscire a limitare la forza della transizione di fase tra la materia nucleare e la materia dei quark, cosa che dovrebbe essere possibile una volta che un giorno verrà registrato un segnale di onda gravitazionale dalla parte finale di una fusione binaria di stelle di neutroni.

L’elemento chiave per ottenere i nuovi risultati è stato una serie di massicci calcoli effettuati da un supercomputer utilizzando l’inferenza bayesiana, un ramo dell’inferenza statistica in cui vengono dedotte le probabilità di vari parametri del modello. Per confronto diretto con i dati osservativi.

La componente bayesiana dello studio ha permesso ai ricercatori di ricavare nuovi limiti sulle proprietà della materia nelle stelle di neutroni, dimostrando che si avvicinano al cosiddetto comportamento conforme vicino ai nuclei delle stelle di neutroni più stabili.