Neutron Star Equations of State

Abstract

Se presenta en este documento la memoria de tesis doctoral titulada ”Ecuaciones de Estado en Estrellas de Neutrones” que trata del comportamiento de la materia nuclear fuertemente interaccionante en el interior de estos objetos astrofísicos compactos compuestos, en gran medida, de neutrones, pero también, posiblemente, de hiperones, quarks, u otros grados de libertad menos obvios que se están investigando profusamente. Se provee en ella un conjunto de parametrizaciones de la Ecuación de Estado de esa materia nuclear fuerte para su uso en trabajos de astrofísica y de teoría de la gravedad. Para ello se parte del trabajo de otros autores que han realizado cálculos perturbativos en teoría quiral y en Cromodinámica Cuántica a bajas y altas densidades, respectivamente. Una vez procesados sus datos numéricos, se interpola el régimen de densidades no accesible a esos tratamientos utilizando solamente primeros principios teóricos (causalidad y estabilidad mecánica). Metodológicamente la tesis presenta cálculos numéricos de interpolación en diversas condiciones, la resolución de la ecuación de Tolman-Oppenheimer-Volkoff de equilibrio hidrostático para una estrella estática y esféricamente simétrica y su deformabilidad de marea cuadrupolar...

This document presents the dissertation for a doctoral degree entitled “Neutron Star Equations of State”. It deals with the behaviour of strongly interacting nuclear matter in the interior of those composite, compact astrophysical objects. While their composition is believed to consist mainly of neutrons, there can also possibly be hyperons, quarks, and other degrees of freedom that being less obvious are nonetheless actively investigated. In the dissertation we provide a set of parametrizations of the Equation of State of that strong nuclear matter for its use in further investigations within astrophysics and gravitational theory. To achieve it we commence from the work of other authors that have completed perturbative computations in chiral theory and in Quantum Chromodynamics at, respectively, small and large densities. Once the pertinent numerical data has been processed, the density regimein accessible to these treatments is interpolated by only using first theoretical principles (causality and mechanic stability). The dissertation’s methodology proceeds by presenting numerical interpolations under different conditions; the Tolman-Oppenheimer-Volkoff solution of hydrostatic equilibrium for a static and symmetrically spherical star; as well as its quadrupolar tidal deformability...