Fig. 1 Rappresentazione artistica di una stella di neutroni che accumula materia dall'involucro del suo compagno. Credito:Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias
Un team di ricerca internazionale ha eseguito una nuova misurazione di un'importante reazione astrofisica, 22 mg(α, P) 25 Al, fornendo dati sperimentali essenziali per comprendere la curva di luce dei lampi di raggi X e l'ambiente astrofisico nelle binarie di raggi X a bassa massa.
Alcune stelle massicce terminano la loro vita nelle cosiddette supernovae, che sono esplosioni estremamente violente che producono stelle di neutroni. Più spesso che non, le supernove sono asimmetriche, e le stelle di neutroni che vengono prodotte vengono spinte con una velocità fino a 550 km/s per incontrare una stella compagna per tutta la vita, se sono fortunate; altrimenti saranno ranger solitari nel cosmo.
A causa dell'enorme forza gravitazionale della stella di neutroni, i componenti principali del combustibile stellare della stella compagna sono trasferiti alla stella di neutroni, formando così un involucro che circonda l'atmosfera della stella di neutroni. Il combustibile stellare nell'involucro viene ulteriormente compresso e poi fuso per formare elementi chimici più pesanti, come il carbonio, ossigeno e azoto. Tali fusioni continuano a sintetizzare elementi più pesanti fino all'esaurimento del combustibile stellare accumulato.
Durante tutto il processo di fusione, raggi X energetici, migliaia di volte più luminoso del nostro Sole, vengono emessi dall'involucro ad altissima densità. Tali impulsi di raggi X energetici sono chiamati burst di raggi X di tipo I. Anche, la stella di neutroni e la stella compagna che danno vita a queste esplosioni sono chiamate esplosivi di raggi X.
Al momento, più di 7, Sono stati osservati 000 lampi di raggi X emessi da 115 lampi di raggi X. Però, nessuno di questi burst osservati può essere riprodotto fedelmente da modelli teorici. Uno dei motivi alla base è la vasta incertezza in importanti reazioni di fusione che influenzano l'insorgenza di esplosioni di raggi X. Un esempio è la reazione alfa-protone del magnesio-22, 22 Mg+α→ 25 Al+p, che è stato rinominato 22 mg(α, P) 25 Al dai fisici nucleari.
Tuttavia, dati sperimentali relativi al 22 mg(α, P) 25 Al le reazioni sono molto scarse. Ricercatori dell'Istituto di Fisica Moderna (IMP) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS), in collaborazione con giapponese, Australiano, Britannico, Italiano, Scienziati americani e coreani, hanno misurato le importanti proprietà del 22 mg(α, P) 25 Al reazione.
Fig. 2 La linea di base più adatta e le curve di luce modellate presenti alla curva di luce osservata dell'evento di giugno 1998, e il miglior adattamento Randhawa et al. (2020) hanno modellato le curve di luce all'evento di settembre 2000. Le curve di luce ingrandite al picco del burst e t=20–70s sono mostrate nei riquadri sinistro e destro, rispettivamente. Credito: Lettere di revisione fisica
"A causa delle sezioni trasversali estremamente basse, la misurazione diretta è ancora oggi un compito molto arduo. Abbiamo proposto di dedurre la velocità di reazione tramite misurazione indiretta, che è la misura di diffusione risonante di 25 Al+p con la capacità di selezionare e misurare le risonanze protoniche che contribuiscono alla velocità di reazione, "ha detto Hu Jun, un ricercatore dell'Imp.
L'esperimento è stato condotto presso la Radioactive Ion Beam Factory gestita dal RIKEN Nishina Center e dal Center for Nuclear Study, Università di Tokio.
I ricercatori hanno ottenuto il primo 22 mg(α, P) 25 Al tasso di reazione nella finestra di Gamow attraverso esperimenti, riducendo così enormemente l'incertezza di questa reazione corrispondente al regime estremo di temperatura di scoppio di raggi X, che è circa 130 volte la temperatura del nucleo del sole.
Usando il nuovo 22 mg(α, P) 25 Al velocità di reazione, hanno riprodotto fedelmente la curva di luce del burst del burster di raggi X GS 1826–24 registrata nell'evento del giugno 1998. Nel frattempo, hanno scoperto che 22 mg(α, P) 25 La reazione Al è stata fortemente correlata con la percentuale di elio nell'involucro ad alta densità e ha riprodotto con successo le fluenze e i tempi di ricorrenza del burster di espansione del raggio fotosferico SAX J1808.4–3658 registrato nell'evento dell'ottobre 2002.
"Indubbiamente, una riproduzione fedele dell'osservazione aiuta i ricercatori a interpretare in modo convincente le informazioni fisiche nascoste incapsulate nei lampi di raggi X osservati, " disse Lam Yi Hua, un ricercatore dell'Imp.
Un articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica il 19 ottobre.
