La nueva tasa de reacción de captura de protones del cobre-57 cambia las rutas de nucleosíntesis en el estallido de rayos X de tipo I


Un equipo de investigación internacional ha desarrollado recientemente una nueva tasa de reacción de captura de protones de cobre-57 para el entorno astrofísico extremo en la superficie de las estrellas de neutrones. Los investigadores descubrieron que la nueva velocidad de reacción cambia algunas de las rutas de nucleosíntesis más críticas en los estallidos de rayos X de tipo I.

Publicado en The Astrophysical Journal, el estudio fue realizado por investigadores del Instituto de Física Moderna de la Academia de Ciencias de China, la Universidad de Monash, el Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux-Gradignan, el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear y RIKEN.

La curva de luz de ráfaga de rayos X periódica modelada y observada de la fuente de rayos X GS 1826–24. La curva de luz generada a partir de la nueva velocidad de reacción de la captura de protones en cobre-57 y otras velocidades de reacción actualizadas (línea roja). Crédito: El Diario Astrofísico/

Desde que se descubrió el primer estallido de rayos X de tipo I en el siglo pasado, los astrofísicos han estado interesados ​​en comprender la física que impulsa estos estallidos. Esto incluye comprender su generación de energía, la composición de las cenizas que quedan en la superficie de la 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, además de las condiciones astrofísicas macroscópicas, los científicos necesitan conocer con precisión las tasas de reacción nuclear de los nucleidos clave. El conocimiento detallado del camino de la reacción nuclear les permite modelar las síntesis de los elementos químicos.

Estudios previos indican que la reacción de captura de protones del cobre-57 es la quinta reacción más influyente que afecta el estallido termonuclear periódico de la fuente de rayos X GS 1826-24.

En este estudio, el equipo de investigación obtuvo la nueva tasa de reacción de captura de protones del cobre-57, que es tan baja como solo el 20 % de la tasa anterior. Utilizando un modelo de simulación de ráfagas de rayos X tipo I de última generación (código KEPLER), reprodujeron con éxito un conjunto de curvas de luz de ráfagas de rayos X teóricas que se asemejan mucho a las curvas de luz observadas de GS 1826-24 X- fuente de rayos

Descubrieron que la nueva velocidad de reacción de captura de protones del cobre-57 cambia significativamente la composición de la ceniza de explosión. La composición de la ceniza explosiva es un ingrediente esencial para los estudios de súper ráfagas que queman estas cenizas y del enfriamiento de estrellas de neutrones.

Estos resultados ayudan a restringir mejor la ecuación del estado de la materia nuclear en condiciones extremas dentro de las estrellas de neutrones, que es un ingrediente clave para comprender las ondas gravitacionales de las fusiones de estrellas de neutrones binarias y sus contrapartes de estallidos de rayos gamma en la era de la astronomía de múltiples mensajeros.

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