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

La curva de luz periódica modelada y observada de las ráfagas de rayos X de la fuente de rayos X GS 1826–24. La curva de luz generada a partir de la nueva tasa de reacción de captura de protones en cobre-57 y otras tasas de reacción actualizadas (línea roja). Crédito: El diario astrofísico/

Un equipo de investigación internacional desarrolló 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 altera algunas de las vías de nucleosíntesis más críticas en los estallidos de rayos X de tipo I.

Publicado en El 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-Gradignan, 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 detrás de estos estallidos. Esto incluye entender sus producción de energíala composición de la ceniza explotada que queda en la superficie de las estrellas 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 principales nucleidos. El conocimiento detallado de la ruta de reacción nuclear les permite modelar las síntesis de elementos químicos.

Estudios previos indican que la reacción de captura de protones de 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 solo el 20% de la tasa anterior. Utilizando un modelo de simulación de ráfagas de rayos X Tipo I de última generación (código KEPLER), pudieron reproducir 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 drásticamente la composición de la ceniza de la explosión. La composición de la ceniza del estallido es un ingrediente esencial para los estudios de los súper estallidos que queman esta ceniza y del enfriamiento de las estrellas de neutrones.

Estos resultados permiten restringir mejor la ecuación de estado de la materia nuclear bajo condiciones extremas al interior estrellas de neutronesque es clave para entender ondas gravitacionales fusiones binarias de estrellas de neutrones y rayo gamma contrapartes de explosión en la era de la astronomía multi-mensajero.