_ Masa maximă a stelei neutronice nerotatoare, dedusă cu precizie a fi de 2,25 mase solare

Un studiu condus de prof. Fan Yizhong de la Observatorul Muntelui Purple al Academiei Chineze de Științe a obținut o precizie semnificativă în determinarea limitei superioare de masă pentru stele neutronice care nu se rotesc, un aspect esențial în studiul fizicii nucleare și al astrofizicii.

Cercetătorii au arătat că masa gravitațională maximă a unei stele neutronice care nu se rotește este de aproximativ 2,25 mase solare cu o incertitudine de doar 0,07 masa solară. Studiul lor este publicat în Physical Review D.

Soarta finală a unei stele masive este strâns legată de masa sa. Stelele mai ușoare de opt mase solare își încheie ciclul de viață ca pitice albe, susținute de presiunea degenerării electronilor cu o limită superioară de masă bine-cunoscută, limita Chandrasekhar, aproape de 1,4 mase solare.

Pentru stelele mai grele de opt, dar mai ușoare de 25 de mase solare, vor fi produse stele neutronice, care, în schimb, sunt susținute în principal de presiunea de degenerare a neutronilor. Pentru stelele neutronice care nu se rotesc, există și o masă gravitațională critică (adică MTOV) cunoscută sub numele de limită Oppenheimer, peste care steaua neutronică se va prăbuși într-o gaură neagră.

Stabilirea unei limite Oppenheimer precise este destul de provocatoare. Doar limite libere pot fi stabilite pe baza primului principiu. Multe evaluări specifice sunt puternic dependente de model. MTOV rezultate sunt diverse, iar incertitudinile sunt mari.

Prof. Echipa lui Fan a rafinat inferența MTOV prin încorporarea de observații robuste multi-mesager și de date fiabile de fizică nucleară, eludând incertitudinile prezente în modelele anterioare. Aceasta include valorificarea progreselor recente în măsurătorile masei/razei de la detectoarele de unde gravitaționale LIGO/Virgo și de la Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER).

În special, au încorporat informațiile limitei maxime de masă deduse din distribuția masei stelei neutronice și a restrâns semnificativ spațiul parametrilor, ducând la o precizie fără precedent în MTOV dedus. Au fost utilizate trei modele diverse de reconstrucție cu ecuații de stare (EoS) pentru a atenua potențialele erori sistematice, producând rezultate aproape identice pentru MTOV și raza corespunzătoare, care este de 11,9 km cu o incertitudine de 0,6 km în trei abordări independente de reconstrucție EoS.

Evaluarea precisă a MTOV are implicații profunde atât pentru fizica nucleară, cât și pentru astrofizică. Indică o EoS moderat rigidă pentru materia stelelor neutronice și sugerează că obiectele compacte cu mase în intervalul de aproximativ 2,5 până la 3,0 mase solare, detectate de LIGO/Virgo, sunt mai probabil să fie cele mai ușoare găuri negre. În plus, rămășițele de fuziune ale sistemelor binare de stele neutronice care depășesc o masă totală de aproximativ 2,76 mase solare s-ar prăbuși în găuri negre, în timp ce sistemele mai ușoare ar duce la formarea de stele neutronice (supramasive).

(Fluierul)