Usando ondas gravitacionales para monitorear el calor

Artículo destacado | 11-dic-2023

Las simulaciones de fusiones de estrellas de neutrones binarias sugieren que los futuros detectores distinguirán entre diferentes modelos de materia nuclear caliente.

Departamento de Energía/Departamento de Energía de EE. UU.

Ciencia

como dos Estrellas de neutrones Se orbitan entre sí, liberando ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Estas ondas drenan energía de la órbita hasta que las dos estrellas finalmente chocan y se fusionan en un solo cuerpo. Los científicos utilizaron simulaciones por superordenador para explorar cómo el comportamiento de diferentes modelos de materia nuclear afecta a las ondas gravitacionales emitidas tras estas fusiones. Encontraron una fuerte relación entre la temperatura de los restos y la frecuencia de estas ondas gravitacionales. Los detectores de próxima generación podrán distinguir estos modelos entre sí.

La influencia

Los científicos usan Estrellas de neutrones Como laboratorios de material nuclear en condiciones imposibles de sondear en la Tierra. Utilizan detectores de ondas gravitacionales existentes para observar la fusión de estrellas de neutrones y aprender cómo se comporta la materia fría y muy densa. Sin embargo, estos detectores no pueden medir la señal después de la fusión de estrellas. Esta señal contiene información sobre material nuclear caliente. Los detectores futuros serán más sensibles a estas señales. Como también podrán distinguir diferentes modelos entre sí, los resultados de este estudio sugieren que los próximos detectores ayudarán a los científicos a crear mejores modelos de materia nuclear caliente.

resumen

Esta investigación analizó las fusiones de estrellas de neutrones utilizando THC_M1, un código informático que simula fusiones de estrellas de neutrones y explica la curvatura del espacio-tiempo, debido al fuerte campo gravitacional de las estrellas, y neutrino Procesos en materia condensada Los investigadores probaron los efectos térmicos en la fusión cambiando la capacidad calorífica específica en la ecuación de estado, que mide la cantidad de energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura del material de una estrella de neutrones. Para garantizar la solidez de los resultados, los investigadores realizaron simulaciones con dos resoluciones. Replicaron las ejecuciones de mayor resolución con una precisión más aproximada. neutrino tratamiento.

Este trabajo utilizó recursos computacionales disponibles a través del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética, el Centro de Supercomputación de Pittsburgh y el Instituto de Ciencia Computacional y de Datos de la Universidad Estatal de Pensilvania.

Finanzas

Esta investigación fue financiada principalmente por el Programa de Física Nuclear de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. La Fundación Nacional para la Ciencia y la Unión Europea proporcionaron financiación adicional.

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