Las colisiones de estrellas de neutrones enriquecen el universo más que la fusión de agujeros negros con estrellas
Científico de la MITPor LIGO y la Universidad de New Hampshire calcularon la cantidad de elementos pesados producidos cuando los agujeros negros se fusionan con las estrellas de neutrones y compararon sus datos con la cantidad de elementos pesados producidos cuando las estrellas de neutrones se fusionan. Hsin-Yu Chen, Salvatore Vitale y Francois Foucart utilizaron sistemas de simulación avanzados y datos de Observatorios de ondas gravitacionales LIGO-Virgo.
Actualmente, los astrofísicos no comprenden completamente cómo se forman en el universo los elementos más pesados que el hierro. Se cree que surgen de dos formas. Aproximadamente la mitad de estos elementos se forman durante el proceso s en estrellas de baja masa (0,5-10 masas solares) en las etapas finales de su vida. Entonces son gigantes rojas. Se lleva a cabo Nucleosíntesis en lugar de cuando es rápido Neutrones ser capturado por nucleidos con baja densidad de neutrones y temperaturas medias.
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La otra mitad de los elementos pesados, por otro lado, se crean rápidamente. r proceso, para supernovas y explosiones de kilonovas. Luego hay una captura rápida de muchos neutrones, seguida de una serie de desintegraciones que conducen a la formación de un elemento estable. Este proceso requiere altas temperaturas y flujos de neutrones muy densos. Sin embargo, los científicos discuten sobre dónde tiene lugar el proceso r.
En 2017 LIGO-Virgo firmó un Fusión de estrellas de neutrones conduciendo a una gran explosión, llamada kilonova, dirigió. En ese momento, se confirmó que se formaron elementos pesados en este proceso. Sin embargo, existe la posibilidad de que el proceso r también ocurra inmediatamente después de que una estrella de neutrones se fusiona con un agujero negro.
Los científicos sospechan que cuando una estrella de neutrones fue destrozada por el Campo gravitacional El agujero negro arroja una gran cantidad de material rico en neutrones al espacio. Sin embargo, los expertos señalan que este proceso debe ser un agujero negro con una masa relativamente baja que gira muy rápidamente. Un agujero negro que es demasiado masivo se convertirá muy rápidamente en material del Estrella neutrón absorber, y poco terminará en el espacio.
Chen, Vitale y Foucart fueron los primeros en presentar a la multitud elementos pesados comparados que surgen en ambos tipos de procesos r. Al hacerlo, probaron numerosos modelos según los cuales se podía ejecutar el proceso r.
La mayoría de las simulaciones mostraron que durante los últimos 2,5 millones de años el espacio se enriqueció con 2 a 100 veces más elementos pesados por la fusión de estrellas de neutrones que por las colisiones entre agujeros negros y estrellas de neutrones. En modelos en los que el agujero negro giraba lentamente, la fusión de Estrellas de neutrones el doble de elementos pesados que la fusión del agujero negro y la estrella de neutrones. Por otro lado, cuando las estrellas de neutrones se fusionan, donde el Calabozo gira lentamente y tiene una masa baja (menos de 5 masas solares) hasta 100 veces más elementos pesados que en el proceso r. Sin embargo, los datos que tenemos actualmente tienden a descartar la existencia de tales agujeros negros.
Los autores del estudio ya planean utilizar datos de LIGO, Virgo y los nuevos japoneses Detector KAGRA mejorar. Los tres instrumentos deberían estar listos para su uso nuevamente el próximo año. Los cálculos más precisos de la tasa de producción de elementos pesados en el universo serán útiles, entre otras cosas, para determinar mejor la edad de las galaxias distantes.