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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
EXCLUDED VOLUME AND ISOSPIN IN DENSE QUARK MATTER: Effects on the properties of hybrid stars
JULIO LANSE SILVERIO
DISSERTAÇÃO
12/02/2025

Esta dissertação investiga as propriedades das estrelas de nêutrons examinando três classes distintas de modelos baseados nas possíveis composições de sua matéria constitutiva: estrelas de nêutrons hadrônicas, estrelas estranhas e estrelas híbridas. Na modelagem dessas estrelas, utilizamos abordagens fenomenológicas, visto que uma teoria completa da Cromodinâmica Quântica (QCD) ainda não está disponível para descrever estados de alta densidade e baixas temperaturas. Primeiramente, analisamos estrelas de nêutrons hadrônicas, considerando tanto o modelo simples de gás de Fermi quanto o mais refinado de campo médio relativístico, modelo σ-ω, a fim de explorar a matéria hadrônica densa com possíveis formações de hipérons. A análise inclui politropas seccionadas, permitindo recriar modelos hadrônicos conhecidos e também analisar os efeitos da rigidez da Equação de Estado (EoS). As estrelas estranhas, compostas inteiramente por matéria de quarks estranha (SQM), surgem sob a hipótese de que a SQM pode ser a forma de matéria mais estável. Para modelar essas estrelas, utilizamos o Modelo de Massa de Quarks Dependente da Densidade (QMDDM), incorporando termos de massa dependentes do isospin e efeitos de volume excluído para capturar o comportamento da matéria de quarks em densidades extremas. Com o QMDDM, também exploramos estrelas híbridas, que contêm tanto matéria hadrônica quanto matéria de quarks, separadas por uma interface de fase abrupta. Utilizando a construção de Maxwell para definir a transição entre fases, criamos EoSs com relações massa-raio (MRR) e deformabilidades de maré, que coincidem com os dados astrofísicos recentes de NICER, LIGO/Virgo e HESS. Este estudo analisa o espaço de parâmetros do QMDDM e revela que a sua adaptação com isospin aumenta significativamente o escopo dos parâmetros originais do QMDDM que resultam em estrelas estranhas, mas com pouco efeito no escopo dos que resultam em estrelas híbridas. Nossas conclusões também destacam que a inclusão do efeito do isospin na massa de quarks produz efeitos marginais na EOS e na MRR nas estrelas estranhas e híbridas.

Estrelas de Nêutrons;Isospin;Matéria de Quarks;Equação de Estado.
This dissertation investigates the properties of neutron stars by examining three distinct classes of models based on potential compositions of their constituting matter: hadronic neutron stars, strange stars, and hybrid stars. In modeling these stars, we rely on phenomenological approaches, as a complete Quantum Chromodynamics (QCD) theory is currently unavailable for such extreme densities and low temperatures. We first analyze hadronic neutron stars, considering both the simple Fermi gas model and the more refined relativistic mean field σ-ω model, to explore dense hadronic matter with possible hyperon formations. The analysis includes piecewise polytropes constructions, allowing to faithfully recreate known hadronic models and to analyse the effects of the Equation of State’s (EoS) stiffness. Strange stars, entirely composed of deconfined strange quark matter (SQM), arise under the hypothesis that SQM may be the most stable form of matter. For these stars, we use the Quark Mass Density Dependent Model (QMDDM), incorporating isospindependent mass terms and excluded volume effects, to capture quark matter’s behavior at extreme densities. With the QMDDM, we also explore hybrid stars, which contain both hadronic and quark matter separated by a sharp phase interface. Using, the Maxwell construction to define the transition between phases, we creating EoSs with mass-radius relations (MRR) and tidal deformability matching recent astrophysical data from NICER, LIGO/Virgo, and HESS. This study analyzes the QMDDM parameter space and reveals that its isospin adaptation significantly increases the scope of the original QMDDM parameters that result in strange stars, but with little effect on the scope of those that result in hybrid stars. Our conclusions also highlight that including the isospin effect on quark mass produces marginal effects on EOS and MRR in strange and hybrid stars.
Neutron Stars;Isospin;Quark Matter;Equation of State
1
107
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS - JÚLIO LANSE SILVERIO.pdf

Contexto

FÍSICA
GRAVITAÇÃO E COSMOLOGIA
-

Banca Examinadora

GERMAN LUGONES
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
FRANCISCO EUGENIO MENDONCA DA SILVEIRA Docente - COLABORADOR
GERMAN LUGONES Docente - PERMANENTE
ANA GABRIELA GRUNFELD Participante Externo

Vínculo

Servidor Público
Outros
Outros
Sim
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