Ondas gravitacionais podem provar a existência do plasma de quarks e glúons

Montagem da simulação por computador de duas estrelas de nêutrons em fusão que se misturam com uma imagem de colisões de íons pesados para destacar a conexão da astrofísica com a física nuclear. Crédito: Lukas R. Weih e Luciano Rezzolla (Universidade Goethe de Frankfurt) (metade direita da imagem do cms.cern)

Estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais densos do Uiverse. Se o nosso Sol, com seu raio de 700.000 quilômetros, fosse uma estrela de nêutrons, sua massa seria condensada em uma esfera quase perfeita, com um raio de cerca de 12 quilômetros. Quando duas estrelas de nêutrons colidem e se fundem em uma estrela de nêutrons hipermassíssima, a matéria no núcleo do novo objeto se torna incrivelmente quente e densa. De acordo com cálculos físicos, essas condições podem resultar em hádrons como nêutrons e prótons, que são as partículas normalmente encontradas em nossa experiência diária, dissolvendo-se em seus componentes de quarks e glúons e produzindo assim um plasma de quarks e glúons.

Em 2017, foi descoberto pela primeira vez que a fusão de estrelas de nêutrons envia um sinal de onda gravitacional que pode ser detectado na Terra. O sinal não apenas fornece informações sobre a natureza da gravidade, mas também sobre o comportamento da matéria em condições extremas. Quando essas ondas gravitacionais foram descobertas pela primeira vez em 2017, no entanto, elas não foram registradas além do ponto de fusão.

É aqui que começa o trabalho dos físicos de Frankfurt. Eles simularam a fusão de estrelas de nêutrons e o produto da fusão para explorar as condições sob as quais ocorreria uma transição de hádrons para um plasma de quarks e glúons e como isso afetaria a onda gravitacional correspondente. O resultado: em uma fase específica e tardia da vida do objeto mesclado, ocorreu uma transição de fase para o plasma de quarks e glúons e deixou uma assinatura clara e característica no sinal das ondas gravitacionais.

O professor Luciano Rezzolla, da Universidade Goethe, está convencido: “Em comparação com simulações anteriores, descobrimos uma nova assinatura nas ondas gravitacionais que é significativamente mais clara de detectar. Se essa assinatura ocorrer nas ondas gravitacionais que receberemos das futuras fusões de estrelas de nêutrons , teríamos uma evidência clara da criação de plasma de quarks e glúons no universo atual “.


Publicado em 01/05/2020 21h49

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