As colisões de estrelas de nêutrons enriquecem o universo mais do que a fusão de buracos negros com estrelas
Cientista do MIT, de LIGO e a University of New Hampshire calculou a quantidade de elementos pesados produzidos quando os buracos negros se fundem com estrelas de nêutrons e comparou seus dados com a quantidade de elementos pesados produzidos quando as estrelas de nêutrons se fundem. Hsin-Yu Chen, Salvatore Vitale e Francois Foucart usaram sistemas de simulação avançados e dados do Observatórios de ondas gravitacionais LIGO-Virgo.
Atualmente, os astrofísicos não entendem completamente como os elementos mais pesados que o ferro se formam no universo. Acredita-se que eles surjam de duas maneiras. Cerca de metade desses elementos são formados durante o processo s em estrelas de baixa massa (0,5-10 massas solares) nos estágios finais de sua vida. Eles são, então, gigantes vermelhos. Lá acontece Nucleosíntese em vez de quando rápido Nêutrons ser capturado por nuclídeos com baixa densidade de nêutrons e temperaturas médias.
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A outra metade dos elementos pesados, por outro lado, são criados rapidamente r processo, para explosões de supernovas e kilonova. Em seguida, ocorre uma rápida captura de muitos nêutrons, seguida por uma série de decaimentos que levam à formação de um elemento estável. Este processo requer altas temperaturas e fluxos de nêutrons muito densos. No entanto, os cientistas discutem sobre onde ocorre o processo-r.
Em 2017 o LIGO-Virgo assinou um Fusão de estrela de nêutrons levando a uma grande explosão, chamada de quilonova, conduziu. Naquela época, foi confirmado que elementos pesados foram formados neste processo. No entanto, existe a possibilidade de que o processo-r também ocorra imediatamente após uma estrela de nêutrons se fundir com um buraco negro.
Os cientistas suspeitam que quando uma estrela de nêutrons é dilacerada pelo Campo gravitacional O buraco negro lança uma grande quantidade de material rico em nêutrons para o espaço. No entanto, os especialistas apontam que esse processo deve ser um buraco negro com uma massa relativamente baixa que gira muito rapidamente. Um buraco negro muito grande se tornará muito rapidamente material do Estrêla de Neutróns absorva, e pouco acabará no espaço.
Chen, Vitale e Foucart foram os primeiros a apresentar a multidão elementos pesados comparados que surgem em ambos os tipos de processos-r. Ao fazer isso, eles testaram vários modelos de acordo com os quais o processo-r poderia ser executado.
A maioria das simulações mostrou que nos últimos 2,5 bilhões de anos o espaço foi enriquecido por 2 a 100 vezes mais elementos pesados da fusão de estrelas de nêutrons do que de colisões entre buracos negros e estrelas de nêutrons. Em modelos em que o buraco negro girava lentamente, o amálgama de Estrelas de nêutrons o dobro de elementos pesados da fusão do buraco negro e da estrela de nêutrons. Por outro lado, quando as estrelas de nêutrons se fundem, onde o Buraco negro gira lentamente e tem uma massa baixa - menos de 5 massas solares - até 100 vezes mais elementos pesados do que no processo r. Os dados que temos atualmente, no entanto, tendem a descartar a existência de tais buracos negros.
Os autores do estudo já planejam usar dados de LIGO, Virgo e o novo japonês Detector KAGRA melhorar. Todos os três instrumentos devem estar prontos para uso novamente no próximo ano. Cálculos mais precisos da taxa de produção de elementos pesados no universo serão úteis, entre outras coisas, para determinar melhor a idade de galáxias distantes.