Mecanismos de reaquecimento interno em estrelas de nêutrons

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Nóbrega, Fábio Köpp
• Orientador(a): Vasconcellos, Cesar Augusto Zen
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estrelas de neutrons; Anãs brancas; Equações de estado
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/262291

Neste trabalho revisitamos inicialmente, de maneira crítica, quatro modelos da literatura que descrevem estrelas compactas contendo quarks como sua composição primordial. Mais precisamente, consideramos neste estudo os modelos MIT, vMIT, CFL, CSS (que corresponde a uma parametrização de matéria de quarks) e CDQP, com vistas a construirmos, de uma forma consistente, equações de estado que descrevem estrelas de quarks e estrelas híbridas, bem como transições de fase e que reproduzam os resultados mais recentes da relação massa-raio e da massa máxima estelar. Como resultado deste estudo identificamos, à luz dos resultados observacionais mais recentes, pontos de convergência e de divergência entre os modelos abordados, visando com isto, em estudos futuros, o aprimoramento dos tratamentos formais abordados. Posteriormente, estudamos estrelas compactas híbridas, e em particular as estrelas gêmeas (caracterizadas por massas idênticas e raios distintos), cuja composição contempla uma crosta nuclear composta por hádrons e um núcleo central composto por quarks. Na descrição da parte hadrônica usamos a parametrização NL3 do modelo HDQ-II, que é acrescida de termos não lineares envolvendo acoplamentos do méson isoescalar-escalar σ. Na parte interna central, para a matéria de quarks, consideramos uma descrição baseada nos modelo MIT, vMIT, CFL, CDQP e a parametrização CSS, no âmbito da construção de Maxwell e, como novidade, ajustes e parametrizações cuja consistência formal supera ou questiona algumas das limitações encontradas na literatura. Os resultados obtidos nesta tese para a massa máxima e para a relação massa-raio de estrelas híbridas e estrelas gêmeas estão em bom acordo com os dados obervacionais. Finalmente, com o intuito de obter previsões para as temperaturas limite de estrelas de nêutrons antigas, incluindo estrelas do tipo Viúva Negra, apresentamos um estudo original que compara três modelos de reaquecimento interno, envolvendo contribuições cinéticas e de aniquilação de matéria escura e decaimento do campo magnético. Para estrelas de nêutrons jovens, esses mecanismos mostram-se pouco relevantes para descrever suas temperaturas limites. No entanto, para estrelas mais antigas, descobrimos que o processo rotoquímico é o melhor candidato para explicar as temperaturas de superfície dessas estrelas maduras, uma vez que o decaimento do campo magnético implica em uma diminuição, de maneira constante, nos valores da temperatura na superfície estelar, Ts. De outra feita, os resultados de nosso trabalho para a luminosidade estelar são consistentes com uma temperatura de superfície aproximadamente constante. Demonstramos, por fim, que as previsões dos modelos para a temperatura estelar de superfície mostram-se expressivas, — de até três ordens de magnitude. As diferenças mais dramáticas são encontradas no caso das estrelas do tipo Viúva Negra: todos os mecanismos de aquecimento abordados nesta tese mostram-se limitados para descrever suas temperaturas de superfície, mesmo que estas temperaturas estivessem bem abaixo dos limites superiores atuais, e que as idades estelares excedessem poucos giga-anos.