Efectos de rotación en proto-estrellas de neutrones con materia exótica

Abstract

A partir de la medición de los púlsares de alta masa, 𝑀max ≳ 2 𝑀⊙ , y de la astronomía multimensajera con ondas gravitacionales, aparecieron nuevos desafíos al desarrollar la ecuación de estado (EdE) que describe la materia densa. De esta forma, surgieron posibilidades de incluir nuevas interacciones entre las partículas que la componen, nuevas partículas como hiperones o incluso la aparición de materia de quarks desconfinada con o sin una fase superconductora de color. En este sentido, en esta tesis analizamos la posibilidad de que algunas estrellas de neutrones (ENs) contengan no solo nucleones, sino también hiperones en el núcleo externo, y que además estén formadas por un núcleo interno de quarks. Nos concentramos en estudiar una posible transición de fase abrupta entre las fases de hadrones y de quarks del núcleo de las estrellas híbridas (EHs), y su influencia en la estabilidad de los objetos. En particular, si dichas transiciones de fase son lentas, surgen ramas extendidas de objetos estables híbridos denominados SSHSs, slow-stable hybrid stars que no satisfacen la condición 𝜕𝑀/𝜕𝜖 > 0. En esta tesis, proponemos un modelo de evolución térmica de la EN, a partir de instantáneas isoentrópicas, usando, para modelar la materia en la fase de quarks, el Método de Campo Correlacionador (FCM) y el Modelo de campo medio relativista no-lineal para la fase hadrónica. Para los primeros estadios, donde la entropía por barión es positiva, se trabajó por primera vez con interacciones vectoriales y una fase superconductora de color dentro del FCM: la fase Color Flavor Locked (CFL). En esta etapa se deben tener en cuenta los efectos de la temperatura en la estrella, la cual puede llegar hasta unos 90 MeV, y la presencia de neutrinos atrapados en su interior. Para el estadio final de EH fría, se analizó además de la fase superconductora de color CFL, la fase superconductora de color 2SC+s. En este marco teórico, obtuvimos que la componente más masiva del evento GW190425 podría tratarse de una SSHS. Por otro lado, estudiamos ENs aisladas rotantes, considerando los objetos ya construidos (con temperatura finita y nula). Cabe destacar que, en esta tesis, se estudian por primera vez las SSHSs en rotación, obteniendo resultados muy interesantes: una configuración con cierta masa bariónica dada, al ser acelerada, exhibe un aumento en su densidad de energía central, efecto inverso al que se espera de las ENs canónicas. Finalmente, consideramos el proceso de acreción sobre un objeto compacto dentro de un sistema binario, donde su compañera es una estrella tradicional, y analizamos el proceso de aceleración inducida por esta acreción (spin-up). De nuestro análisis surgen cantidades potencialmente observables que podrían utilizarse, en el futuro, para distinguir entre EN y SSHS de igual masa, permitiendo, de esta manera poner a prueba la hipótesis de las SSHS. En el contexto de nuevas mediciones de astronomía multimensajera, esperamos que estos resultados contribuyan a profundizar el conocimiento de la materia densa que compone a las ENs.