Materia de quarks, supernovas y estrellas de neutrones

Abstract

En esta Tesis se analizan las consecuencias que tiene la transisión de materia hadrónica a materia de quarks cuando ocurre durante las últimas etapas de la evolución de estrellas masivas y durante el proceso de formación de estrellas de neutrones. En ese sentido, se investiga el desconfinamiento de los hadrones en las condiciones existentes en estos objetos astrofísicos (altas densidades, altas temperaturas, “trapping” de neutrinos). Luego se analizan los procesos hidrodinámicos de combustión que permiten la propagación de la transición. Se aplican estos resultados a simulaciones computacionales de la evolución de estrellas de neutrones encontrándose un mecanismo que produce un retardo en la transición, la cual es posible durante los primeros 10 segundos desde la formación de estas estrellas. Se analizan las consecuencias que tienen estos procesos en el éxito de la explosión de supernovas tipo II. Los modelos teóricos estándar tienen severas dificultades para reproducir las explosiones observadas. Las predicciones de este modelo se comparan con los datos observacionales, en especial con la única detección de la emisión de neutrinos provenientes de una supernova (la detección de la SN 1987A realizada por los detectores de Kamiokande II y IMB). El mecanismo de retardo de la transición permite explicar claramente las observaciones. Se deja en claro por qué la detección de picos de neutrinos “dobles” en las observaciones futuras de los neutrinos provenientes de explosiones de supernovas Tipo II sería una señal clara de la formación de materia de quarks en esos eventos. Como resultado de estos fenómenos la estrella compacta que queda como remanente de una explosión de supernova, debe estar formada, al menos en parte, por materia de quarks. Se analizan las propiedades globales y rotacionales de estrellas formadas por materia de quarks . Se analizan algunas de las características que permitirían diferenciar estos objetos de las estrellas de neutrones. Este estudio da sustento teórico a una descripción diferente de las explosiones de supernovas y de la formación de las usualmente llamadas estrellas de neutrones. Además permite testear la existencia de materia extraña en condiciones que no son posibles de alcanzar en los experimentos de laboratorio.