Fig. 1 Representação artística de uma estrela de nêutrons agregando matéria do envelope de sua companheira. Crédito:Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias
Uma equipe de pesquisa internacional realizou uma nova medição de uma importante reação astrofísica, 22 Mg (α, p) 25 Al, fornecer dados experimentais essenciais para compreender a curva de luz de rajadas de raios-X e o ambiente astrofísico em binários de raios-X de baixa massa.
Algumas estrelas massivas terminam suas vidas nas chamadas supernovas, que são explosões extremamente violentas que produzem estrelas de nêutrons. Mais frequentes do que não, supernovas são assimétricas, e as estrelas de nêutrons que são produzidas são chutadas com uma velocidade de até 550 km / s para se encontrarem com uma estrela companheira vitalícia se tiverem sorte; caso contrário, eles serão patrulheiros solitários no cosmos.
Devido à enorme força gravitacional da estrela de nêutrons, os principais componentes do combustível estelar da estrela companheira são desviados para a estrela de nêutrons, formando assim um envelope em torno da atmosfera da estrela de nêutrons. O combustível estelar no envelope é ainda mais comprimido e, em seguida, fundido para formar elementos químicos mais pesados, como carbono, oxigênio e nitrogênio. Essas fusões continuam sintetizando elementos mais pesados até que o combustível estelar acumulado se esgote.
Ao longo do processo de fusão, raios-X energéticos, milhares de vezes mais brilhante que nosso Sol, são emitidos do envelope de densidade extremamente alta. Esses pulsos energéticos de raios-X são chamados de explosões de raios-X Tipo I. Também, a estrela de nêutrons e a estrela companheira que dão origem a essas explosões são chamadas de bursters de raios-X.
A partir de agora, mais de 7, Foram observadas 000 rajadas de raios-X emitidas por 115 bursters de raios-X. Contudo, nenhuma dessas explosões observadas pode ser reproduzida de perto por modelos teóricos. Uma das razões subjacentes é a vasta incerteza em importantes reações de fusão que influenciam o início das explosões de raios-X. Um exemplo é a reação alfa-próton de magnésio-22, 22 Mg + α → 25 Al + p, que foi renomeado 22 Mg (α, p) 25 Al por físicos nucleares.
No entanto, dados experimentais relacionados ao 22 Mg (α, p) 25 Todas as reações são muito escassas. Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com os japoneses, Australiano, Britânico, Italiano, Cientistas americanos e coreanos, mediram as propriedades importantes do 22 Mg (α, p) 25 Reação de Al.
Fig. 2 A linha de base de melhor ajuste e as curvas de luz modeladas presentes para a curva de luz observada do evento de junho de 1998, e o melhor ajuste Randhawa et al. (2020) modelou curvas de luz para o evento de setembro de 2000. As curvas de luz ampliadas no pico de explosão e t =20-70s são mostradas nas inserções esquerda e direita, respectivamente. Crédito: Cartas de revisão física
"Por causa das seções transversais extremamente baixas, a medição direta ainda é uma tarefa muito difícil no momento. Propusemos deduzir a taxa de reação por meio de medição indireta, que é a medição de espalhamento ressonante de 25 Al + p com a capacidade de selecionar e medir ressonâncias de prótons que contribuem para a taxa de reação, "disse Hu Jun, pesquisador do IMP.
O experimento foi conduzido na Fábrica de Feixe de Íons Radioativos operada pelo Centro RIKEN Nishina e pelo Centro de Estudos Nucleares, Universidade de Tóquio.
Os pesquisadores obtiveram o primeiro 22 Mg (α, p) 25 Taxa de reação de Al na janela Gamow por meio de experimentos, reduzindo, assim, tremendamente a incerteza desta reação correspondente ao regime extremo de temperatura de explosão de raios-X, que é cerca de 130 vezes a temperatura do centro do sol.
Usando o novo 22 Mg (α, p) 25 Taxa de reação de Al, eles reproduziram de perto a curva de explosão de luz do burster de raios-X GS 1826-24 registrada no evento de junho de 1998. Enquanto isso, eles descobriram que o 22 Mg (α, p) 25 A reação de Al foi fortemente correlacionada com a porcentagem de hélio no envelope de alta densidade e reproduziu com sucesso as fluências e tempos de recorrência de SAX J1808.4-3658 expansor de expansão do raio fotoférico registrado no evento de outubro de 2002.
"Sem dúvida, uma reprodução próxima da observação ajuda os pesquisadores a interpretar de forma convincente as informações físicas ocultas encapsuladas nas explosões de raios-X observadas, "disse Lam Yi Hua, pesquisador do IMP.
Um artigo descrevendo essas descobertas foi publicado em Cartas de revisão física em 19 de outubro.
