La nueva tasa de reacción de captura de protones de cobre-57 altera las vías de nucleosíntesis en un estallido de rayos X de tipo I

Un equipo de investigación internacional desarrolló recientemente una nueva tasa de reacción de captura de protones a partir de cobre-57 para el intenso entorno astrofísico en la superficie de las estrellas de neutrones. Los investigadores descubrieron que la nueva velocidad de reacción altera algunas de las vías de nucleosíntesis más importantes en los estallidos de rayos X de tipo I.

Publicado en Diario astrofísicoEl estudio fue realizado por investigadores del Instituto de Física Moderna de la Academia de Ciencias de China, la Universidad de Monash, el Centro de Estudios Nucleares de Burdeos-Gradienian, el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear y Riken.

Desde el descubrimiento del primer estallido de rayos X Tipo I en el siglo pasado, los astrofísicos han estado interesados ​​en comprender la física que impulsa estas explosiones. Esto incluye comprender su generación de energía, la formación de cenizas explosivas que quedan en la superficie de una estrella de neutrones y quizás incluso su contribución a la formación de algunos de los elementos químicos más raros del universo.

Para construir modelos precisos de estos estallidos, así como las condiciones astrofísicas macroscópicas, los científicos necesitan conocer con precisión las tasas de reacción nuclear de los principales nucleidos. El conocimiento detallado de la ruta de reacción nuclear les permite modelar las combinaciones de elementos químicos.

Estudios previos indican que la reacción de captura de protones Cu-57 es la quinta reacción más influyente que afecta la explosión termonuclear cíclica de la fuente de rayos X GS 1826-24.

En este estudio, el equipo de investigación obtuvo la tasa de la nueva reacción de captura de protones para el cobre-57, que es solo el 20% de la tasa anterior. Utilizando un modelo de simulación de ráfagas de rayos X tipo I de última generación (código KEPLER), lograron reproducir un conjunto de curvas teóricas de ráfagas de rayos X que coincidían estrechamente con las curvas de luz observadas en el GS 1826-24. fuente de rayos X.

Descubrieron que la tasa de la nueva reacción de captura de protones del cobre 57 cambia significativamente la composición de la ceniza explosiva. La composición de la ceniza explosiva es un componente clave en los estudios de las supernovas que queman esta ceniza y enfrían las estrellas de neutrones.

Estos resultados ayudan a restringir mejor la ecuación de estado de la materia nuclear en condiciones extremas dentro de las estrellas de neutrones, y es un componente clave para comprender las ondas gravitacionales generadas por la fusión de estrellas de neutrones binarias y sus contrapartes de los estallidos de rayos gamma en la era de los multi-mensajeros. astronomía.

Fyo GTu 1. Impresión artística de la envoltura que se acumula durante un estallido de rayos X. (Imagen vía NU Ning paredSoy Jehová)

Fyo Gura 2. Una típica curva de luz de ráfaga periódica de rayos X observada de una fuente de rayos X GS 1826-24. Curva de luz debida a la nueva velocidad de reacción de captura de protones en Cu-57 y otras velocidades de reacción actualizadas (línea roja). (Imagen de The Astrophysical Journal)

Fyo Gura 3. Formación de ceniza explosiva tras la erupción posterior. Efecto de la tasa de reacción de captura de protones recién extraídos en Cu-57 (línea roja). (Imagen de The Astrophysical Journal)