Estrellas de quarks superconductoras de color magnetizadas: estudio de estabilidad y modos de oscilación no-radiales

Abstract

Las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo, con radios de poco más de una decena de kilómetros y masas alrededor de 1,4 M⊙. Estos objetos, además de tener altas densidades, poseen campos magnéticos intensos de hasta 1015 G en su superficie, dando lugar a los denominados magnetares. Bajo estas condiciones, la teoría de la Cromodinámica Cuántica predice que la materia hadrónica puede sufrir una transición hacia una fase de quarks deconfinados o una fase superconductora de color, denominada CFL. Dicha predicción, en conjunto con la hipótesis de estabilidad de la materia extraña de quarks, abre paso a la posibilidad de formación de objetos compactos compuestos íntegramente por materia de quarks, llamados estrellas de quarks. Por otro lado, en la última década, las observaciones de púlsares masivos de ∼ 2 M⊙ y las detecciones de eventos de ondas gravitacionales por parte del observatorio LIGO-Virgo han impuesto fuertes restricciones sobre las estrellas de neutrones. Estas restricciones han hecho que los astrofísicos se replanteen la composición de estos laboratorios astrofísicos naturales, y por consiguiente su ecuación de estado, aún desconocida. En este contexto, en este trabajo de Tesis de Licenciatura estudiaremos estrellas de quarks superconductoras de color con campos magnéticos intensos. Para ello, adoptamos el modelo de bolsa del MIT en el marco de la CFL para construir la ecuación de estado de la materia de quarks y consideramos dos escenarios de interés astrofísico para el campo magnético: uno correspondiente al caso de púlsares convencionales y otro para el caso de magnetares. El objetivo central de este trabajo es estudiar la estructura, composición y modos de oscilación de estos objetos, calculando cantidades observables que satisfagan las restricciones astrofísicas actuales y que, en el futuro, puedan ser contrastadas con nuevas observaciones provenientes de la incipiente astrosismología de estrellas de neutrones. Los resultados obtenidos muestran que, de acuerdo a ciertas combinaciones de parámetros de nuestro modelo, las estrellas de quarks magnetizadas superconductoras de color satisfacen las restricciones impuestas por las observaciones de púlsares masivos y los eventos de ondas gravitacionales GW170817 y GW190425. Además, las cantidades asociadas al modo fundamental f de oscilación de estos objetos ajustan a las relaciones universales para objetos compactos, es decir, relaciones independientes de la ecuación de estado subyacente de la materia densa. En el contexto de la nueva era de la astronomía multimensajera de ondas gravitacionales y de la futura astrosismología de estrellas de neutrones, esperamos que nuestro resultados puedan ser revisados y contrastados con nuevas observaciones en el corto plazo y que contribuyan al conocimiento del comportamiento la materia densa y los objetos compactos.