Un equipo de expertos en física atómica, fusión nuclear, y la astronomía ha calculado datos atómicos de alta precisión para analizar la luz de una kilonova, un lugar de nacimiento de elementos pesados. Descubrieron que su nuevo conjunto de datos podía predecir el brillo de las kilonovas con mucha mejor precisión que antes. Esto ayuda a comprender los orígenes cósmicos de los elementos pesados.

Los átomos y los iones pueden absorber y emitir ciertos colores de luz. Al analizar los colores detallados de los objetos inaccesibles, como plasmas de alta temperatura en una cámara de fusión o estrellas distantes, los científicos pueden identificar sus abundancias elementales. Este análisis necesita datos atómicos sobre las longitudes de onda de la luz absorbida y emitida por cada elemento. Pero no hay un datos atómicos precisos para los elementos pesados ​​que se cree que se forman en las kilonovas.

Un equipo dirigido por Daiji Kato, Profesor asociado en el Instituto Nacional de Ciencia de la Fusión (NIFS) en Japón, y Gediminas Gaigalas, Profesor de la Universidad de Vilnius en Lituania, métodos aplicados de la investigación de la fusión nuclear para calcular millones de datos atómicos de alta precisión para los iones de neodimio. El neodimio es uno de los elementos importantes para la radiación de las kilonovas, y está bien estudiado mediante experimentos y simulaciones. "La estructura atómica del neodimio es más complicada que la de los elementos más ligeros, como el hierro, calculado para la ciencia de la fusión nuclear. Necesitábamos ampliar y optimizar nuestros métodos de cálculo para un elemento de este tipo con estructuras tan complicadas, "Dijo Kato.

Cuando dos estrellas de neutrones chocan, se rompen, arrojando ondas de material nuclear inestable al espacio. Este material se descompone rápidamente provocando un resplandor radiactivo conocido como kilonova. Los científicos creen que las reacciones nucleares en las fusiones de estrellas de neutrones podrían ser una de las principales fuentes de los elementos pesados. incluidos los metales preciosos como el oro y el platino, y metales de tierras raras como neodimio.

Los datos atómicos de neodimio calculados por el equipo Japón-Lituania concuerdan con los datos experimentales, mucho mejor que cualquier otro cálculo. Un astrónomo del grupo de investigación, Masaomi Tanaka, El profesor asociado de la Universidad de Tohoku simuló la luz de una kilonova con una supercomputadora en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) utilizando nuevos datos atómicos, y por primera vez en el mundo, podía evaluar la influencia de la precisión de la base de datos sobre el brillo previsto de una kilonova. Descubrió que la respuesta variaba en aproximadamente un 20% como máximo, que es lo suficientemente precisa como para dar confianza a los astrónomos en su interpretación de las observaciones de kilonova. Al calcular los datos atómicos de otros metales con este método desarrollado en la ciencia de la fusión, saldrá a la luz la abundancia detallada de elementos pesados ​​cósmicos formados por kilonovas.