Bir nötron yıldızının yoldaşının zarfından madde topladığının sanatsal temsili. Kredi bilgileri: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)
Uluslararası bir araştırma ekibi, önemli bir astrofiziksel reaksiyonun yeni bir ölçümünü gerçekleştirdi. 22Mg(a, p)25Al, X-ışını patlamalarının ışık eğrisini ve düşük kütleli X-ışını ikili dosyalarındaki astrofiziksel ortamı anlamak için gerekli deneysel verileri sağlar.
Bazı büyük yıldızlar, nötron yıldızları üreten aşırı şiddetli patlamalar olan sözde süpernovalarda hayatlarını sonlandırır. Çoğu zaman, süpernovalar asimetriktir ve üretilen nötron yıldızları, şanslılarsa ömür boyu eşlik edecek bir yıldızla karşılaşmak için 550 km/s’ye kadar bir hızla fırlatılır; aksi takdirde kozmosta yalnız korucular olacaklar.
Muazzam yerçekimi kuvveti nedeniyle nötron yıldızı, yoldaş yıldızın yıldız yakıtının ana bileşenleri nötron yıldızına sifonlanır, böylece nötron yıldızının atmosferini çevreleyen bir zarf oluşturur. Zarftaki yıldız yakıtı daha da sıkıştırılır ve daha sonra karbon, oksijen ve nitrojen gibi daha ağır kimyasal elementler oluşturmak için birleştirilir. Bu tür füzyonlar, biriken yıldız yakıtı tükenene kadar daha ağır elementleri sentezlemeye devam eder.
Füzyon süreci boyunca, son derece yüksek yoğunluklu zarftan Güneşimizden binlerce kat daha parlak olan enerjik X-ışınları yayılır. Bu tür enerjik X-ışını darbeleri, Tip-I X-ışını patlamaları olarak adlandırılır. Ayrıca bu patlamaları doğuran nötron yıldızı ve eşlik eden yıldıza X-ışını patlamaları denir.
Şu an itibariyle, 115 X-ışını patlamasından yayılan 7.000’den fazla X-ışını patlaması gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, gözlemlenen bu patlamaların hiçbiri teorik modeller tarafından yakından oluşturulamaz. Altta yatan nedenlerden biri, X-ışını patlamalarının başlangıcını etkileyen önemli füzyon reaksiyonlarındaki büyük belirsizliktir. Bir örnek, magnezyum-22’nin alfa-proton reaksiyonudur, 22mg+a?25Yeniden adlandırılan Al+p 22Mg(a, p)25Al nükleer fizikçiler tarafından.
Bununla birlikte, ilgili deneysel veriler, 22Mg(a, p)25Al reaksiyonu çok azdır. Çin Bilimler Akademisi’ne (CAS) bağlı Modern Fizik Enstitüsü’ndeki (IMP) araştırmacılar, Japon, Avustralyalı, İngiliz, İtalyan, Amerikalı ve Koreli bilim adamları ile işbirliği içinde, evrenin önemli özelliklerini ölçtüler. 22Mg(a, p)25Al reaksiyonu.
“Son derece düşük kesitler nedeniyle, doğrudan ölçüm şu anda hala çok zor bir iştir. Rezonans saçılma ölçümü olan dolaylı ölçüm yoluyla reaksiyon hızının çıkarılmasını önerdik. 25Al+p, reaksiyon hızına katkıda bulunan proton rezonanslarını seçme ve ölçme yeteneğine sahip,” dedi IMP’de araştırmacı olan HU Jun.
Deney, RIKEN Nishina Merkezi ve Tokyo Üniversitesi Nükleer Araştırma Merkezi tarafından işletilen Radyoaktif İyon Işın Fabrikasında gerçekleştirildi.
Araştırmacılar ilk elde 22Mg(a, p)25Deneyler yoluyla Gamow penceresindeki Al reaksiyon hızı, böylece güneşin çekirdeğinin sıcaklığının yaklaşık 130 katı olan aşırı X-ışını patlaması sıcaklık rejimine karşılık gelen bu reaksiyonun belirsizliğini büyük ölçüde azaltır.
Yeniyi kullanmak 22Mg(a, p)25Al reaksiyon hızı, aşağıdaki durumlarda kaydedilen GS 1826–24 X-ışını patlamasının ışık patlaması eğrisini yakından yeniden ürettiler. Haziran 1998. Bu arada, keşfettiler ki 22Mg(a, p)25Al reaksiyonu, yüksek yoğunluklu zarftaki helyum yüzdesi ile güçlü bir şekilde ilişkiliydi ve Ekim 2002’de kaydedilen SAX J1808.4–3658 fotosferik yarıçaplı genişleme patlamasının akıcılıklarını ve tekrarlama sürelerini başarıyla yeniden üretti.
IMP’de bir araştırmacı olan LAM Yi Hua, “Kuşkusuz, gözlemin yakın bir şekilde yeniden üretilmesi, araştırmacıların gözlemlenen X-ışını patlamalarında kapsanan gizli fizik bilgilerini inandırıcı bir şekilde yorumlamalarına yardımcı oluyor” dedi.
Bu bulguları açıklayan bir makale yayınlandı. Fiziksel İnceleme Mektupları.
Referans: “Fotosferik Yarıçap Genişletme ve Saatli Tip-I X-Ray Burst Modellerinin Yeni 22Mg(a, p)25Gamow Enerjisinde Belirlenen Al Reaksiyon Hızı”, J. Hu ve diğerleri, 19 Ekim 2021, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.172701
Bu çalışma, Çin’in Başlıca Devlet Temel Araştırma Geliştirme Programı, CAS’ın Stratejik Öncelikli Araştırma Programı, Başkan’ın CAS Uluslararası Burs Girişimi ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından desteklenmiştir.