Estudio de las fases de materia nucleónica y de quarks deconfinados en estrellas de neutrones a partir de ecuaciones de estado
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Resumen
En este trabajo se estudia la estructura interna de estrellas compactas en un escenario híbrido hadrón–quark mediante una construcción fenomenológica que conecta el modelo nuclear de Akmal, Pandharipande y Ravenhall (APR) con una descripción de materia de quarks deconfinados basada en el modelo de Nambu–Jona-Lasinio (NJL), incorporando interacciones escalares, vectoriales y de apareamiento diquark. La transición entre ambos regímenes se implementa a través de una región de interpolación termodinámicamente consistente cuyo rango en densidad bariónica se varía sistemáticamente para analizar su influencia sobre las propiedades macroscópicas estelares. A partir de un conjunto amplio de ecuaciones de estado generadas al modificar las constantes de acoplamiento gV y H, se resolvieron las ecuaciones de Tolman–Oppenheimer–Volkoff, a través del formalismo de Lindblom, para obtener familias completas masa–radio y caracterizar la composición interna de las configuraciones estables, cuantificando el espesor de la corteza, la extensión de la región de interpolación y la posible formación de núcleos constituidos exclusivamente por materia de quarks. Los resultados muestran que la repulsión vectorial gV rigidiza la ecuación de estado y produce variaciones moderadas en la distribución porcentual de las regiones internas, mientras que el acoplamiento diquark H ejerce una influencia más significativa sobre la aparición y tamaño del núcleo quark, favoreciendo regiones deconfinadas más extensas para valores mayores de este parámetro. Se encuentra que una región de interpolación suficientemente amplia permite obtener configuraciones masivas compatibles con las restricciones observacionales actuales sin requerir transiciones de primer orden abruptas, evidenciando que la estructura interna de estrellas híbridas es altamente sensible a los parámetros efectivos que gobiernan la dinámica de la materia de quarks y que una construcción interpolada constituye un marco consistente para describir configuraciones astrofísicamente viables. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
This work studies the internal structure of compact stars within a hybrid hadron–quark scenario using a phenomenological construction that connects the Akmal-Pandharipande-Ravenhall (APR) nucleonic model with a description of deconfined quark matter based on the Nambu–Jona-Lasinio (NJL) model, including scalar, vector, and diquark pairing interactions. The transition between both regimes is implemented through a thermodynamically consistent interpolation region whose baryonic density range is systematically varied to analyze its impact on macroscopic stellar properties. From an extensive set of equations of state generated by modifying the coupling constants gV and H, the Tolman–Oppenheimer–Volkoff equations were solved in the Lindblom formalism to obtain complete mass–radius families and to characterize the internal composition of stable configurations, quantifying the crust thickness, the extent of the interpolation region, and the possible formation of cores composed purely of deconfined quark matter. The results show that the vector repulsion gV stiffens the equation of state and produces moderate variations in the fractional distribution of internal regions, whereas the diquark coupling H has a more significant influence on the onset and size of the quark core, favoring more extended deconfined regions for larger values of this parameter. It is found that a sufficiently wide interpolation region allows for massive configurations compatible with current observational constraints without requiring sharp first-order phase transitions, highlighting that the internal structure of hybrid stars is highly sensitive to the effective parameters governing quark matter dynamics and that an interpolated construction provides a consistent framework for describing astrophysically viable configurations.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas