Una explosión de rayos X (XRB) es una explosión violenta que se produce en la superficie de una estrella de neutrones mientras absorbe material de una estrella compañera. Durante esta absorción, el aumento de las temperaturas y densidades en la superficie de la estrella de neutrones desencadena una cascada de reacciones termonucleares.
Estas reacciones crean átomos de elementos químicos pesados. Un estudio, publicado en Physical Review Letters , presenta una investigación de una de estas reacciones, 22 Mg(α,p) 25 Al (magnesio-22 y helio-4, que producen un protón y aluminio-25). La velocidad de esta reacción juega un papel importante a la hora de informar a los modelos de XRB y determinar los mecanismos de reacción que impulsan estas explosiones. Los investigadores descubrieron que la velocidad de reacción es cuatro veces mayor que la medición directa anterior.
Los XRB son impulsados por una secuencia de reacciones que involucran núcleos inestables que capturan rápidamente protones antes de que los núcleos tengan la oportunidad de desintegrarse. Durante esta secuencia, la velocidad de determinadas reacciones de captura de protones disminuye en múltiples núcleos de "punto de espera" (como el magnesio-22), lo que hace que el flujo nuclear se ralentice.
La investigación ha descubierto que la captura de partículas alfa (helio-4) por estos núcleos en lugar de protones podría evitar estos puntos de espera y continuar la síntesis de elementos más pesados. Determinar con precisión las tasas de posibles reacciones en los puntos de espera, incluidos los 22 Mg(α,p) 25 La reacción de Al en el punto de espera del magnesio-22 puede ayudar a los científicos a mejorar su comprensión de los XRB.
Los 22 Mg(α,p) 25 Toda reacción involucra núcleos inestables con vidas demasiado cortas para que los núcleos se conviertan en objetivos. Para medir esta reacción, los científicos realizaron la medición en cinemática inversa utilizando el Sistema Acelerador Tandem Linac de Argonne (ATLAS), una instalación para usuarios del Departamento de Energía en el Laboratorio Nacional de Argonne.
Los investigadores desarrollaron un haz radiactivo en vuelo con el sistema de vuelo ATLAS. El haz fue entregado al detector de la Cámara de Ionización de Muestreo Múltiple (MUSIC) lleno de gas helio puro, recreando las condiciones relevantes para los XRB.
El experimento arrojó una nueva medición directa del ángulo y la sección transversal integrada en energía del 22 Mg(α,p) 25 Al reacción. La sección transversal es una medida de la probabilidad de que ocurra la reacción.
El experimento encontró que esta probabilidad es cuatro veces mayor que la medición directa anterior. Esta tasa más alta indica una mayor probabilidad de que los 22 El punto de espera de Mg es omitido por el 22 Mg(α,p) 25 Al reacción. Además, los científicos descubrieron que la reacción comienza a ocurrir a temperaturas más bajas de lo que se pensaba anteriormente.
El nuevo resultado proporciona información sobre la física subyacente del flujo de la reacción de nucleosíntesis a través del 22 Punto de espera de mg en XRB.
Más información: H. Jayatissa et al, Estudio del punto de espera de Mg22 relevante para la nucleosíntesis de explosión de rayos X mediante la reacción de Mg22(α,p)Al25, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.112701
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por el Departamento de Energía de EE. UU.
