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    La simulación por computadora arroja nueva luz sobre las estrellas en colisión

    Concepción artística de la colisión de dos estrellas de neutrones. Un investigador de la U of A ha creado una simulación por computadora en 3-D que brinda a los científicos una imagen más clara de lo que sucede después de la colisión. Crédito:Robin Dienel, Institución Carnegie para la Ciencia

    Un detalle sin precedentes de las secuelas de una colisión entre dos estrellas de neutrones representadas en un modelo informático en 3-D creado por un astrofísico de la Universidad de Alberta proporciona una mejor comprensión de cómo se forman algunos de los elementos fundamentales del universo en las colisiones cósmicas.

    "La colisión crea elementos pesados ​​como oro y plomo, "dijo Rodrigo Fernández, quien trabajó con un equipo de investigación internacional usando supercomputadoras en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética de EE. UU. y datos de una colisión que los científicos detectaron en agosto de 2017, la primera colisión de este tipo jamás observada.

    “También vimos por primera vez un estallido de rayos gamma de dos estrellas de neutrones que chocan. Hay una gran cantidad de ciencia que surge de ese descubrimiento, "añadió, incluso ayudar a los investigadores a calcular la masa de las estrellas de neutrones e incluso confirmar qué tan rápido se está expandiendo el universo.

    Las estrellas de neutrones son las estrellas más pequeñas y densas, empaquetando más masa que el sol de la Tierra en un área del tamaño de una ciudad. Cuando dos de ellos chocan, se fusionan en un destello de luz y escombros conocido como kilonova, a medida que el material explota hacia afuera.

    Hasta ahora, Las simulaciones por computadora de las colisiones no han sido lo suficientemente sofisticadas para dar cuenta de dónde termina todo ese material.

    Por ejemplo, el nuevo modelo 3-D muestra que el disco de acreción, la colección de escombros sobrantes que orbita la estrella combinada, expulsa el doble de material ya velocidades más altas en comparación con los modelos 2-D anteriores.

    Una sección transversal del modelo de dos estrellas de neutrones en colisión muestra el disco de acreción en rojo alrededor del agujero negro en el centro. El chorro astrofísico es el embudo azul por encima y por debajo del agujero negro. Crédito:Rodrigo Fernández

    "Si bien nuestros resultados no concilian completamente todas las discrepancias, acercan los números, Fernández dijo, y agrega que su modelo proporciona una mejor comprensión de cómo se crean y expulsan los elementos pesados ​​al espacio.

    Al modelar las secuelas de la colisión con tanto detalle, Fernández y el equipo también pudieron dar cuenta de otra forma en que se expulsa materia de la colisión:en un avión astrofísico, una estrecha columna de partículas y radiación se disparó a casi la velocidad de la luz cuando las estrellas chocan. También se cree que el chorro es la fuente del estallido de rayos gamma.

    "Se esperaba que pudiéramos encontrar aviones, pero esta es la primera vez que hemos podido modelar esto con suficiente detalle para ver emerger este efecto, "explicó Fernández.

    Modelar el evento en 3-D no fue tarea fácil, añadió. Aunque la colisión de una estrella de neutrones ocurre en solo milisegundos, el disco de acreción puede durar unos segundos. Su formación también implica física compleja y muchos procesos físicos que ocurren a la vez, lo que hace que sea mucho más difícil para las computadoras simular.

    "Entre los procesos en funcionamiento, el principal culpable es en realidad el campo magnético que actúa sobre el asunto, ", señaló Fernández." Conocemos las ecuaciones que describen ese proceso, pero la única forma en que podemos describirlos correctamente es en 3-D. Entonces, no solo tienes que ejecutar la simulación durante mucho tiempo, también hay que modelarlo en tres dimensiones, que es computacionalmente muy costoso.

    "Los aspectos técnicos de la simulación son impresionantes desde un punto de vista científico porque las interacciones son muy complejas".

    El estudio, "Simulaciones GRMHD a largo plazo de discos de acreción de fusión de estrellas de neutrones:implicaciones para contrapartes electromagnéticas, "fue publicado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .


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