Een internationaal onderzoeksteam heeft een nieuwe meting uitgevoerd van een belangrijke astrofysische reactie, ²² Mg(α, P) ²⁵ Al, het leveren van essentiële experimentele gegevens voor het begrijpen van de lichtcurve van röntgenuitbarstingen en de astrofysische omgeving in röntgendubbelsterren met een lage massa.

Sommige massieve sterren eindigen hun leven in zogenaamde supernova's, dat zijn extreem gewelddadige explosies die neutronensterren produceren. Vaak, supernovae zijn asymmetrisch, en de geproduceerde neutronensterren worden met een snelheid tot 550 km/s geschopt om een ​​levenslange begeleidende ster te ontmoeten als ze geluk hebben; anders zullen ze eenzame rangers in de kosmos zijn.

Door de enorme zwaartekracht van de neutronenster, de belangrijkste componenten van de stellaire brandstof van de begeleidende ster worden overgeheveld naar de neutronenster, en vormt zo een omhulsel rond de atmosfeer van de neutronenster. De stellaire brandstof in de omhulling wordt verder samengeperst en vervolgens versmolten tot zwaardere chemische elementen, zoals koolstof, zuurstof en stikstof. Dergelijke fusies blijven meer zware elementen synthetiseren totdat de aangegroeide stellaire brandstof is uitgeput.

Tijdens het fusieproces energetische röntgenstralen, duizenden keren helderder dan onze zon, worden uitgezonden door de envelop met extreem hoge dichtheid. Dergelijke energetische röntgenpulsen worden type-I-röntgenuitbarstingen genoemd. Ook, de neutronenster en de begeleidende ster die deze uitbarstingen veroorzaken, worden röntgenstraalbursters genoemd.

Vanaf nu, meer dan 7, Er zijn 000 röntgenuitbarstingen waargenomen die zijn uitgezonden door 115 röntgenstralen. Echter, geen van deze waargenomen uitbarstingen kan nauwkeurig worden gereproduceerd door theoretische modellen. Een van de onderliggende redenen is de enorme onzekerheid in belangrijke fusiereacties die het begin van röntgenuitbarstingen beïnvloeden. Een voorbeeld is de alfa-protonreactie van magnesium-22, ²² Mg+α→ ²⁵ Al+p, die is hernoemd ²² Mg(α, P) ²⁵ Al door kernfysici.

Hoe dan ook, experimentele gegevens met betrekking tot de ²² Mg(α, P) ²⁵ Alle reacties zijn zeer schaars. Onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met Japans, Australisch, Brits, Italiaans, Amerikaanse en Koreaanse wetenschappers, hebben de belangrijke eigenschappen van de ²² Mg(α, P) ²⁵ Al reactie.

"Vanwege de extreem lage doorsneden, direct meten is op dit moment nog een zeer lastige opgave. We stelden voor om de reactiesnelheid af te leiden via indirecte meting, dat is de resonante verstrooiingsmeting van ²⁵ Al+p met de mogelijkheid om protonresonanties te selecteren en te meten die bijdragen aan de reactiesnelheid, " zei Hu Jun, een onderzoeker bij IMP.

Het experiment werd uitgevoerd in de Radioactive Ion Beam Factory van het RIKEN Nishina Center en het Center for Nuclear Study, Universiteit van Tokio.

De onderzoekers behaalden de eerste ²² Mg(α, P) ²⁵ Al reactiesnelheid in het Gamow-venster door experimenten, waardoor de onzekerheid van deze reactie die overeenkomt met het extreme temperatuurregime van de röntgenuitbarsting enorm wordt verminderd, dat is ongeveer 130 keer de temperatuur van de kern van de zon.

Het nieuwe gebruiken ²² Mg(α, P) ²⁵ Al reactiesnelheid, ze reproduceerden nauwkeurig de burst-lichtcurve van de GS 1826–24 röntgenburster die in juni 1998 werd geregistreerd. Ondertussen, ze ontdekten dat de ²² Mg(α, P) ²⁵ Al-reactie was sterk gecorreleerd met het percentage helium in de envelop met hoge dichtheid en reproduceerde met succes de fluences en herhalingstijden van SAX J1808.4-3658 fotosferische straaluitbreidingsburster opgenomen in het geval van oktober 2002.

"Ongetwijfeld, een nauwkeurige reproductie van de waarneming helpt onderzoekers om de verborgen natuurkundige informatie die is ingekapseld in de waargenomen röntgenuitbarstingen overtuigend te interpreteren, " zei Lam Yi Hua, een onderzoeker bij IMP.

Een paper waarin deze bevindingen worden beschreven, werd gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven op 19 oktober.