Le stelle di neutroni sono costituite dalla forma più densa di materia conosciuta:una stella di neutroni delle dimensioni di Los Angeles può pesare il doppio del nostro sole. Gli astrofisici non comprendono appieno come si comporta la materia sotto queste densità schiaccianti, figuriamoci cosa succede quando due stelle di neutroni si scontrano o quando esplode una stella massiccia, creando una stella di neutroni.

Uno strumento utilizzato dagli scienziati per modellare questi potenti fenomeni è l'"equazione di stato". liberamente, l'equazione di stato descrive come si comporta la materia a diverse densità e temperature. Le temperature e le densità che si verificano durante questi eventi estremi possono variare notevolmente, e possono emergere strani comportamenti; Per esempio, protoni e neutroni possono organizzarsi in forme complesse note come "pasta" nucleare.

Ma, fino ad ora, c'erano solo circa 20 equazioni di stato prontamente disponibili per simulazioni di fenomeni astrofisici. Lo studioso postdottorato Caltech in astrofisica teorica Andre da Silva Schneider ha deciso di affrontare questo problema utilizzando codici informatici. Negli ultimi tre anni, ha sviluppato software open source che consente agli astrofisici di generare le proprie equazioni di stato. In un nuovo articolo sulla rivista Physical Review C, lui ei suoi colleghi descrivono il codice e dimostrano come funziona simulando supernove di stelle 15 e 40 volte la massa del sole.

La ricerca ha applicazioni immediate per i ricercatori che studiano le stelle di neutroni, compresi quelli che analizzano i dati dell'Osservatorio sulle onde gravitazionali dell'interferometro laser della National Science Foundation, o LIGO, che ha fatto il primo rilevamento di increspature nello spazio e nel tempo, note come onde gravitazionali, da una collisione di stelle di neutroni, nel 2017. Quell'evento è stato anche testimoniato da un gruppo di telescopi in tutto il mondo, che ha catturato le onde luminose dello stesso evento.

"Le equazioni di stato aiutano gli astrofisici a studiare il risultato delle fusioni di stelle di neutroni:indicano se una stella di neutroni è "morbida" o "rigida", ' che a sua volta determina se dalla collisione si forma una stella di neutroni più massiccia o un buco nero, " dice da Silva Schneider. "Più osservazioni abbiamo da LIGO e da altri telescopi basati sulla luce, più possiamo perfezionare l'equazione di stato e aggiornare il nostro software in modo che gli astrofisici possano generare equazioni nuove e più realistiche per studi futuri".

Informazioni più dettagliate possono essere trovate nel Revisione fisica C studio, intitolato "Quadro dell'equazione di stato nucleare open source basato sul modello della goccia di liquido con l'interazione di Skyrme".