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    Estudo lança luz sobre a origem estelar do nuclídeo de ferro

    60 Nucleossíntese de Fe em estrelas massivas. Crédito:LI Yutian

    Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências e seus colaboradores fizeram recentemente um grande progresso no estudo da taxa estelar de decaimento beta de 59 Fe, o que constitui um passo importante para a compreensão 60 Nucleossíntese de Fe em estrelas massivas. Os resultados foram publicados em Cartas de revisão física em 12 de abril.

    Nuclídeo radioativo 60 O Fe desempenha um papel essencial nos estudos astrofísicos nucleares. É sintetizado em estrelas massivas por sucessivas capturas de nêutrons em um núcleo estável de 58 Fe e, durante os estágios finais da evolução estelar, ejetado para o espaço por meio de uma supernova de colapso do núcleo.

    As linhas gama características associadas à decadência de 60 Fe foi detectado por detectores de raios gama espaciais. Comparando o 60 Fluxo de raios gama Fe para aquele de 26 Al, que compartilha uma origem semelhante a 60 Fe, os pesquisadores devem ser capazes de obter informações importantes sobre a nucleossíntese e os modelos estelares. Contudo, a razão de fluxo de raios gama observada 26 Al / 60 O Fe não corresponde às previsões teóricas devido às incertezas nos modelos estelares e nas entradas de dados nucleares.

    A taxa estelar de decaimento beta de 59 O Fe está entre as maiores incertezas na entrada de dados nucleares. Durante a nucleossíntese de 60 Fe em estrelas massivas, 59 O Fe pode capturar um nêutron para produzir 60 Fe ou beta decaem para 59 Co. Portanto, a taxa estelar de decaimento beta de 59 Fe é fundamental para o rendimento de 60 Fe.

    60 Rendimento de Fe em estrela de 18 massas solares. As linhas azuis (LMP) são cálculos baseados na taxa de decaimento anterior, linhas vermelhas (presente trabalho) são aquelas baseadas na nova medição. Crédito: Cartas de revisão física

    Embora a taxa de decaimento de 59 O Fe foi medido com precisão em laboratórios, sua taxa de decaimento pode ser significativamente aumentada em ambientes estelares devido às contribuições de seus estados excitados. Contudo, medição direta da taxa de decaimento beta de estados excitados é muito desafiador, uma vez que é preciso criar um ambiente de alta temperatura como nas estrelas para manter o 59 Núcleos de Fe em seus estados excitados.

    Para resolver este problema, pesquisadores do IMP propuseram um novo método para medir a taxa de decaimento beta estelar de 59 Fe. "A reação de troca de carga nuclear é uma alternativa de medição indireta, que fornece informações importantes sobre a estrutura nuclear que podem determinar essas taxas de decomposição ", disse Gao Bingshui, pesquisador do IMP.

    Os pesquisadores realizaram seu experimento no Coupled Cyclotron Facility da Michigan State University. No experimento, um feixe de tritão secundário produzido pelos ciclotrons foi usado para bombardear um 59 Co-alvo. Em seguida, os produtos da reação, 3 Ele partículas e raios gama, foram detectados pelo espectrômetro S800 e pela matriz de detecção de raios gama GRETINA. Usando essas informações, as taxas de decaimento beta do 59 Os estados de excitação de Fe foram determinados. Esta medição eliminou, assim, uma das principais incertezas nucleares na previsão do rendimento de 60 Fe.

    Ao comparar os cálculos do modelo estelar usando os novos dados de taxa de decaimento com cálculos anteriores, os pesquisadores descobriram que, para uma estrela de 18 massas solares, o rendimento de 60 Fe é 40% menor ao usar os novos dados. O resultado aponta para uma tensão reduzida na discrepância em 26 Al / 60 Razões de Fe entre previsões teóricas e observações.

    "É um passo importante para a compreensão 60 Nucleossíntese de Fe em estrelas massivas e fornecerá uma base mais sólida para futuras simulações astrofísicas, "disse Li Kuoang, o colaborador de Gao.


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