Neutronstjärnor består av den tätaste formen av materia som är känd:en neutronstjärna i storleken på Los Angeles kan väga dubbelt så mycket som vår sol. Astrofysiker förstår inte helt hur materia beter sig under dessa krossningstätheter, än mindre vad som händer när två neutronstjärnor slår in i varandra eller när en massiv stjärna exploderar, skapa en neutronstjärna.

Ett verktyg forskare använder för att modellera dessa kraftfulla fenomen är "statens ekvation". Löst, statens ekvation beskriver hur materia beter sig under olika densiteter och temperaturer. Temperaturerna och densiteterna som uppstår under dessa extrema händelser kan variera mycket, och konstiga beteenden kan dyka upp; till exempel, protoner och neutroner kan ordna sig i komplexa former som kallas nukleär "pasta".

Men, tills nu, det fanns bara cirka 20 tillståndsekvationer tillgängliga för simuleringar av astrofysiska fenomen. Caltech postdoktor i teoretisk astrofysik Andre da Silva Schneider bestämde sig för att ta itu med detta problem med hjälp av datorkoder. Under de senaste tre åren har han har utvecklat programvara med öppen källkod som gör att astrofysiker kan skapa sina egna statliga ekvationer. I en ny uppsats i tidskriften Physical Review C, han och hans kollegor beskriver koden och demonstrerar hur den fungerar genom att simulera supernovor med stjärnor 15 och 40 gånger solens massa.

Forskningen har omedelbara tillämpningar för forskare som studerar neutronstjärnor, inklusive de som analyserar data från National Science Foundation's Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, eller LIGO, som gjorde den första upptäckten av krusningar i rum och tid, kallas gravitationella vågor, från en neutronstjärnkollision, 2017. Den händelsen bevittnades också av en rad teleskop runt om i världen, som fångade ljusvågor från samma händelse.

"Statens ekvationer hjälper astrofysiker att studera resultatet av sammanslagningar av neutronstjärnor - de indikerar om en neutronstjärna är" mjuk "eller" stel ", 'som i sin tur avgör om en mer massiv neutronstjärna eller ett svart hål bildas ur kollisionen, "säger da Silva Schneider." Ju fler observationer vi har från LIGO och andra ljusbaserade teleskop, ju mer vi kan förfina statens ekvation - och uppdatera vår programvara så att astrofysiker kan skapa nya och mer realistiska ekvationer för framtida studier. "

Mer detaljerad information finns i Fysisk granskning C studie, med titeln "Kärnkraftsekvation i öppen källkod baserad på vätskedroppsmodellen med Skyrme-interaktion."