La nueva tasa de captura de protones de arsénico-65 altera los estallidos termonucleares periódicos de rayos X

Un equipo de investigación del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), junto con colaboradores internacionales de la Universidad de Monash y el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear, calculó una tasa de reacción de captura de protones significativamente revisada de arsénico-65 para Entornos astrofísicos extremos de acreción de estrellas de neutrones, lo que permite a los astrofísicos investigar el mecanismo de los estallidos periódicos de rayos X termonucleares. El diario astrofísico.

Existe un entorno astrofísico extremo en la envoltura extremadamente densa de una estrella de neutrones que acumula combustible estelar de un estrella compañera. Tal envoltura puede tener hasta unas 6.600 veces la densidad del núcleo del sol y 130 veces su temperatura. En condiciones tan extremas, puede ocurrir una fuga termonuclear. Los núcleos ligeros se fusionan en núcleos más pesados, luego los núcleos más pesados ​​capturan protones y partículas alfa adicionales. Esta explosión nuclear libera grandes cantidades de energía.

Un estallido de rayos X de alta energía se emite desde la superficie poco después de la fuga termonuclear. Esto se puede observar en forma de los llamados estallidos de rayos X de Tipo I. A medida que continúa la acumulación, tales explosiones termonucleares pueden repetirse periódicamente. Uno de los ejemplos más famosos es el estallido periódico de rayos X denominado GS 1826–24.

Durante la fuga termonuclear, los isótopos de arsénico-65 y selenio-66 se sintetizan mediante la captura posterior de protones en germanio-64. En este estudio, los investigadores reevaluaron la velocidad de reacción de la captura de protones en el isótopo arsénico-65 para las condiciones correspondientes al ambiente de temperatura extremadamente alta de los estallidos de rayos X de Tipo I. Usaron un nuevo método más preciso protón umbral para el arsénico-65, que se dedujo de la teoría relativista de Hartree-Bogoliubov con interacción de acoplamiento mesón-nucleón dependiente de la densidad.

Esta nueva velocidad de reacción cambia la vía de la nucleosíntesis y la velocidad a la que puede ocurrir la combustión termonuclear. A su vez, esto afecta el brillo y la variación de tiempo de los estallidos de rayos X de Tipo I, especialmente el tiempo tardío que está dominado por reacciones nucleares sobre núcleos pesados. Esto también conduce a cambios en el estallido de las “cenizas”, núcleos sintetizada por ráfagas de rayos X. Esta tasa de reacción actualizada y más precisa refina y profundiza la comprensión de la hidrodinámica de las ráfagas periódicas de rayos X de Tipo I.

Además, estos resultados tienen un impacto crítico en la relación masa-radio inferida de la estrella de neutrones, que, a su vez, impone restricciones en la ecuación de estado nuclear de alta densidad. La nueva relación del radio de masa de la estrella de neutrones de GS 1826-24 indica que su neutrón la masa y el radio de la estrella podrían estar en el mismo rango que el púlsar PSR J1903 + 0327. Información sobre las propiedades del estrellas de neutrones impacta el uso de estas propiedades en la astronomía de ondas gravitacionales.