Estrelas de nêutrons lançam luz sobre a matéria quark

A matéria quark, uma fase extremamente densa da matéria feita de partículas subatômicas chamadas quarks, podem existir no coração das estrelas de nêutrons. Essa matéria também pode se\r criada por breves momentos em colisores de partículas na Terra, como no LHC do CERN. Mas o comportamento coletivo da matéria quark não é fácil de entender. Em uma conferência no CERN, Aleksi Kurkela da Universidade de Stavanger e do Departamento Teórico do CERN, explicou como os dados de estrela de nêutrons permitiram que ele seus colegas pudessem entender um pouco sobre o comportamento dessa forma estranha de matéria.

Kurkela e seus colegas usaram propriedades deduzidas de uma estrela de nêutrons a partir da primeira observação conjunta feita pelo LIGO e VIRGO de ondas gravitacionais. Nesse caso as ondas gravitacionais, as ondulações no espaço-tempo, foram emitidas pela fusão de duas estrelas de nêutrons. As propriedades descrevem como uma estrela responde à tensão causada pela força gravitacional de uma estrela companheira, esse efeito é conhecido como deformabilidade de maré.

Para descrever o comportamento coletivo da matéria quark, os físicos geralmente empregam equações de estado, que relatam a pressão de um estado da matéria para outro estado. Mas eles não chegaram a uma única equação para descrever o estado da matéria quark, eles chegaram a uma família de equações. 

Colocando os valores de deformabilidade de maré das estrelas de nêutrons observados pelo LIGO e VIRGO, na derivação da família de equações de estado para a matéria quark da estrela de nêutrons, Kurkela e seus colegas foram capazes de reduzir drasticamente a quantidade de equações na família deduzida.

Esse número menor de equações fornece limites mais restritos para as propriedades da matéria quark, e mais geralmente na matéria nuclear em altas densidades, do que eram previstos anteriormente.

Com esses resultados, os pesquisadores então trocaram o problema, usaram os limites da matéria quark para deduzir as propriedades da estrela de nêutrons. Usando essa abordagem, a equipe obteve a relação entre o raio e a massa de uma estrela de nêutrons, e descobriram que o raio máximo de uma estrela de nêutrons que é 1.4 vezes mais massiva que o Sol deve ser entre 10 e 14 km.