Uma equipe de pesquisa internacional realizou uma nova medição de uma importante reação astrofísica, 22Mg(α, p)25Al, fornecendo dados experimentais essenciais para a compreensão da 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. Na maioria das vezes, as supernovas são assimétricas e as estrelas de nêutrons produzidas são impulsionadas com uma velocidade de até 550 km/s para se encontrarem com uma estrela companheira vitalícia se tiverem sorte; caso contrário, eles serão guardas-florestais solitários no cosmos.
Devido à enorme força gravitacional da estrela de nêutrons, os principais componentes do combustível estelar da estrela companheira são sifonados para a estrela de nêutrons, formando assim um envelope ao redor da atmosfera da estrela de nêutrons. O combustível estelar no envelope é ainda mais comprimido e depois 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 brilhantes que o nosso Sol, são emitidos do envelope de densidade extremamente alta. Esses pulsos de raios-X energéticos são chamados de explosões de raios-X Tipo I. Além disso, a estrela de nêutrons e a estrela companheira que dão origem a essas explosões são chamadas de explosivos de raios-X.
Até agora, mais de 7.000 rajadas de raios-X emitidas por 115 bursters de raios-X foram observadas. No entanto, 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, 22Mg+α->25Al + p, que foi renomeada para 22Mg(α, p)25Al pelos físicos nucleares.
No entanto, dados experimentais relacionados à reação 22Mg(α, p)25Al são muito escassos. Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com cientistas japoneses, australianos, britânicos, italianos, americanos e coreanos, mediram as propriedades importantes da reação 22Mg(α, p)25Al.
“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 da medição indireta, que é a medição de espalhamento ressonante de 25Al + p com a capacidade de selecionar e medir ressonâncias de prótons contribuindo para a taxa de reação “, disse Hu Jun, pesquisador do IMP.
O experimento foi conduzido na Radioactive Ion Beam Factory operada pelo RIKEN Nishina Center e pelo Center for Nuclear Study da University of Tokyo.
Os pesquisadores obtiveram a primeira taxa de reação de 22Mg(α, p)25Al na janela de Gamow por meio de experimentos, reduzindo assim tremendamente a incerteza dessa reação correspondente ao regime extremo de temperatura de explosão de raios-X, que é cerca de 130 vezes a temperatura do núcleo do sol.
Usando a nova taxa de reação de 22Mg(α, p)25Al, 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 22Mg(α, p)25Al a reação 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 de raio fotossférico 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 na Physical Review Letters em 19 de outubro.
Publicado em 22/10/2021 08h20
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