Ciocnirile de stele neutronice îmbogățesc universul mai mult decât fuziunea găurilor negre cu stele

Om de știință al MIT, din LIGO iar Universitatea din New Hampshire a calculat cantitatea de elemente grele produse atunci când găurile negre se îmbină cu stelele neutronice și au comparat datele acestora cu cantitatea de elemente grele produse atunci când stelele neutronice se îmbină. Hsin-Yu Chen, Salvatore Vitale și Francois Foucart au folosit sisteme avansate de simulare și date de la Observatoarele undelor gravitaționale LIGO-Virgo.

În prezent, astrofizicienii nu înțeleg pe deplin cum se formează în univers elemente mai grele decât fierul. Se crede că apar în două moduri. Aproximativ jumătate din aceste elemente se formează în timpul procesului s în stele de masă mică (0,5-10 mase solare) în etapele finale ale vieții lor. Atunci sunt giganți roșii. Acolo are loc Nucleosinteza în loc de când repede Neutroni să fie captate de nuclizi cu densitate scăzută de neutroni și temperaturi medii.

Sursa imagine: Pixabay / Aceste

Cealaltă jumătate a elementelor grele, pe de altă parte, sunt create rapid r proces, pentru supernove și explozii de kilonova. Apoi are loc o captare rapidă a multor neutroni, urmată de o serie de descompunere care duc la formarea unui element stabil. Acest proces necesită temperaturi ridicate și fluxuri de neutroni foarte dense. Cu toate acestea, oamenii de știință discută despre locul unde are loc procesul r.

În 2017 LIGO-Virgo a semnat un Fuziunea stelelor de neutroni care duce la o explozie uriașă, numită a kilonova, LED. La acel moment, s-a confirmat că în acest proces s-au format elemente grele. Cu toate acestea, există posibilitatea ca procesul r să aibă loc și imediat după ce o stea neutronică se îmbină cu o gaură neagră.

Oamenii de știință bănuiesc că atunci când o stea neutronică este sfâșiată de Câmp gravitațional Gaura neagră aruncă o cantitate imensă de material bogat în neutroni în spațiu. Experții subliniază însă că acest proces trebuie să fie o gaură neagră cu o masă relativ mică, care se rotește foarte repede. O gaură neagră care este prea masivă va deveni foarte repede material din Steaua de neutroni absorb și puțin va ajunge în spațiu.

Chen, Vitale și Foucart au fost primii care au prezentat mulțimea elemente grele comparate care apar în ambele tipuri de procese r. Procedând astfel, au testat numeroase modele conform cărora procesul r ar putea rula.

Majoritatea simulărilor au arătat că, în ultimii 2,5 miliarde de ani, spațiul s-a îmbogățit cu de 2 până la 100 de ori mai multe elemente grele din fuziunea stelelor neutronice decât din ciocnirile dintre găurile negre și stelele neutronice. În modelele în care gaura neagră s-a rotit încet, amalgamarea de Stele de neutroni de două ori mai multe elemente grele decât fuziunea găurii negre și a stelei neutronice. Pe de altă parte, atunci când stelele neutronice se îmbină, unde Gaură neagră se rotește lent și are o masă mică - mai puțin de 5 mase solare - de până la 100 de ori mai multe elemente grele decât în ​​procesul r. Datele pe care le avem în prezent tind însă să excludă existența unor astfel de găuri negre.

Autorii studiului intenționează deja să folosească date de la LIGO, Fecioara si noul japonez detector KAGRA a îmbunătăți. Toate cele trei instrumente ar trebui să fie gata de utilizare din nou anul viitor. Calcule mai precise ale ratei de producție a elementelor grele din univers vor fi utile, printre altele, pentru a determina mai bine vârsta galaxiilor îndepărtate.

tipărire