• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    Una nueva investigación analiza las explosiones de estrellas de neutrones

    Profesor Chris Fragile. Crédito:Colegio de Charleston

    Los estallidos de rayos X son liberaciones de radiación altamente energéticas de las superficies de las estrellas de neutrones, desencadenado por la combustión explosiva de material acumulado en la superficie. Es el mismo tipo de quema que ocurre en los núcleos de estrellas ordinarias como el sol, pero en este caso, sucediendo en la superficie. Por lo tanto, a diferencia del sol, donde se necesitan cientos de miles de años para que esta radiación escape, y en una forma mucho más débil, ocurre casi instantáneamente en una explosión de rayos X. Esto significa que cualquier cosa que rodee a la estrella de neutrones será bombardeada con radiación.

    Una cosa que sabemos con certeza rodea a muchas estrellas de neutrones es un disco de acreción, una colección arremolinada de plasma atrapada en el campo gravitacional de la estrella. Nuevos instrumentos de rayos X, como la misión NICER a bordo de la Estación Espacial Internacional, han proporcionado a los astrónomos las herramientas para estudiar en detalle estas explosiones de rayos X y sus efectos en su entorno.

    Una de las razones por las que las estrellas de neutrones son tan importantes para los astrofísicos es que representan el estado de materia más denso de nuestro universo. Comprender cómo se comporta la materia en estas condiciones es un paso importante para descubrir los misterios de la física subatómica y la gravedad extrema. Entendiendo las estrellas de neutrones, aunque, requiere comprender la radiación que recibimos de ellos, y eso significa contribuciones de la propia estrella de neutrones y del disco circundante.

    Ahí es donde entra en juego una nueva investigación del profesor de física y astronomía de la Universidad de Charleston, Chris Fragile, y sus estudiantes. El grupo de Fragile realizó simulaciones por computadora estudiando las interacciones de las explosiones de rayos X con los discos de acreción. Como Fragile describe, "Básicamente, podemos modelar en una computadora, con una fidelidad razonablemente alta, lo que está sucediendo en estos sistemas. Esto nos permite hacer algo como un experimento científico tradicional sin los peligros inherentes de tener una estrella de neutrones en nuestro laboratorio ".

    Se llevaron a cabo múltiples simulaciones de tales interacciones de disco de ráfaga utilizando recursos en el campus de la Universidad de Charleston y a través de una asignación de supercomputación XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment). De estas simulaciones se descubrieron muchos resultados notables, más destacado, una alteración significativa de las partes internas del disco de acreción. Varios de los efectos revelados en las simulaciones parecen coincidir con la evidencia de observación de discos rotos vistos por telescopios de rayos X durante los últimos 15 años.

    "Estaba muy emocionado de ver estos resultados, "dice el profesor de física de Georgia Tech, David Ballantyne, un colaborador en este trabajo. "He estado estudiando estos sistemas durante más de una década, tratando de entender qué nos dicen los datos sobre cómo estos discos responden a las ráfagas. Los detalles revelados por estas simulaciones abren una forma completamente nueva de estudiar la física de los discos de acreción ".

    Ver el disco interrumpido por la ráfaga y luego recuperarse a medida que la ráfaga se desvanece proporciona un método para estudiar los procesos internos que hacen que la acumulación funcione.

    "Me gusta decir que le estamos dando una patada al disco y estamos viendo lo que sucede, "explica Ballantyne." Ver qué tan rápido responde un disco a un impulso tan fuerte nos permite mirar en su interior. Es similar a cómo los científicos usan los terremotos para aprender sobre el interior de la Tierra ".

    El trabajo futuro debería permitir a Ballantyne discernir cuáles serían las firmas radiativas de estos resultados y hacer predicciones para futuras observaciones. De este modo, el equipo espera poder aplicar ingeniería inversa a lo que está sucediendo en los sistemas de estrellas de neutrones reales y los discos de acreción.

    Los resultados de este trabajo se publicaron el 6 de enero de 2020, cuestión de Astronomía de la naturaleza . Los autores incluyen Fragile, Aidan Blankenship, estudiante de Ballantyne y del College of Charleston.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com