在一颗大质量恒星燃烧其燃料并作为超新星爆炸之后，可能会形成一个被称为中子星的极其紧凑的物体。中子星的密度非常大：为了获得其中的密度，人们必须将像我们的太阳这样的大物体缩小到像法兰克福这样的城市大小。2017年，引力波，即两颗中子星碰撞时产生的时空小涟漪，第一次可以在地球上直接测量。然而，随之而来的热而密集的合并产物的确切组成是未知的。
例如，目前还不知道通常被困在中子中的夸克，在碰撞后是否会以自由形式出现。
位于韩国浦项的亚太理论物理中心的Matti Järvinen博士、Tuna Demircik博士和来自德国法兰克福歌德大学理论物理研究所的Christian Ecker博士现在创建了一个新的模型，使他们能够进一步回答这个问题。他们将核物理学中不适用于高密度的模型与弦理论中采用的一种方法结合起来，以描述向密集和热夸克物质的过渡。
新方法的插图：研究人员使用五维黑洞（右）来计算强耦合物质的相图（中），从而能够模拟中子星合并和产生的引力波（左）。资料来源：法兰克福歌德大学/浦项亚太理论物理中心
"我们的方法使用了弦理论中发现的一种数学关系，即五维黑洞和强相互作用物质之间的对应关系，来描述密集核物质和夸克物质之间的相变，"Demircik博士和Järvinen博士解释。
埃克尔博士补充说："我们已经在计算机模拟中使用了新的模型来计算来自这些碰撞的引力波信号，并表明热和冷夸克物质都可以产生。"他与法兰克福歌德大学Luciano Rezzolla教授工作小组的Samuel Tootle和Konrad Topolski合作实现了这些模拟。
接下来，研究人员希望能够将他们的模拟结果与未来从太空测量的引力波进行比较，以便进一步了解中子星碰撞中的夸克物质。