Simulações de Última Geração em Colisões Binárias de Estrelas de Nêutrons

• Processo: 24/21086-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 10 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 09 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Acordo de Cooperação: European Research Council
• Pesquisador responsável: Maximiliano Ujevic Tonino
• Beneficiário: Maximiliano Ujevic Tonino
• Pesquisador Anfitrião: Tim Dietrich
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Potsdam, Alemanha
• Assunto(s): Estrelas de nêutrons Relatividade geral
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: estrelas de nêutrons | relatividade geral | relatividade numérica | sistemas binários | Relatividade Numérica

Resumo

Estudos multi-mensageiros combinando ondas gravitacionais e observações eletromagnéticas da fusão de estrelas de nêutrons são uma ferramenta sem precedentes para estudar fenômenos astrofísicos extremos e, com isso, revelar as principais características sobre a natureza da matéria e do espaço-tempo. Neste contexto, um tema de pesquisa ativa tanto nas frentes experimentais como teóricas, é a das fusões de estrelas binárias de nêutrons, que são proeminentes fontes de sinais multi-mensageiros. O principal objetivo desses estudos é esclarecer a estrutura das estrelas de nêutrons e a física relacionada com estes sistemas. Apesar do esforço contínuo colocado no assunto, muitos detalhes possuem incertezas que podem ser reduzidas com modelos cada vez mais realistas dos sistemas binários cujos resultados são fundamentais para uma correta interpretação dos dados observacionais. Daqui que este projeto se concentra em abordar os sistemas binários de estrelas de nêutrons por meio de simulações numéricas das suas fases de fusão e de pós-fusão usando a Relatividade Numérica. Em particular, queremos abordar aspectos-chaves não implementados nos métodos de última geração: (i) a descrição de múons dentro das estrelas de nêutrons e seu papel em relação às interações de força fraca que podem ocorrer durante uma fusão, utilizando o esquema de transporte multipolar de primeira ordem; e (ii) a incorporação da magnetohidrodinâmica resistiva em Relatividade Geral, que geralmente é evitada devido à complexidade das equações de evolução. Tal esforço é de grande importância não só porque os múons e os campos magnéticos são esperados nas colisões, mas também porque sua presença pode significativamente alterar o destino de uma evolução dinâmica através da sua participação em reações nucleares muito energéticas. Portanto, o objetivo deste projeto é atualizar a infraestrutura do nosso código computacional BAM para incluir os mencionados aspectos-chaves. Pretendemos realizar as primeiras simulações de sistemas binários de estrelas de nêutrons que incluam essas atualizações e investigar seus papéis nas fusões dos sistemas binários analisando as suas contribuições nas ondas gravitacionais emitidas, nas quilonovas, no brilho residual da explosão de raios gama e nas reações de nucleossíntese.