Profesor descubre sorprendentes resultados de reacciones nucleares dentro de las estrellas



Un remanente de fusión de estrellas de neutrones. Los campos magnéticos en los remanentes pueden ser bastante altos, lo que cambiará cómo se comportan los electrones en las reacciones nucleares y cómo se comportan las reacciones nucleares. Crédito: NASA

¿De dónde vienen nuestros elementos? ¿Y cómo se hacen? La nueva investigación de Michael Famiano está cambiando el guión de esas antiguas preguntas de astrofísica nuclear. La verdad está ahí fuera, a varios años luz de distancia entre las estrellas, para ser exactos.

"Llevo un anillo en el dedo. Ese oro fue hecho en el espacio de alguna manera. Y creemos que tenemos una idea bastante buena de dónde vino, pero todavía hay muchas preguntas", dice Famiano, profesor y presidente del Departamento de Física de la Universidad de Western Michigan.

Junto con colegas de la Universidad de Wisconsin, la Universidad de Kyushu en Japón y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, ha estado estudiando los entornos dentro de las estrellas donde se fabrican metales pesados, lugares donde las colisiones y reacciones violentas podrían producir suficiente calor para crear materia y antimateria.

"Las cosas se calientan lo suficiente como para que sea posible hacer electrones y positrones, y eso cambia todo lo que sabemos sobre los entornos que producen elementos", dice.

Esas altas temperaturas se ven exacerbadas por los campos magnéticos extremadamente altos que se encuentran en el espacio. Los campos magnéticos de las estrellas de neutrones, por ejemplo, son aproximadamente un quintillón de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra.

"Eso cambia las reacciones nucleares,y puede cambiarlas de manera bastante significativa y de maneras bastante sorprendentes", dice Famiano. "Y algunas de las cosas que estamos descubriendo son realmente interesantes, porque nuestros resultados son casi contradictorios".
Interpretación artística de un magnetar. Los campos magnéticos en los magnetares son tan altos que las interacciones de los electrones con los núcleos vecinos se alteran, y las reacciones nucleares que se suceden en la superficie pueden cambiar, alterando la forma en que evolucionan estas cosas. Crédito: NASA

El 13 de octubre, Famiano tomará preguntas en una conferencia de prensa en vivo y presentará su investigación en una charla científica durante la Reunión de Otoño 2021 de la División de Física Nuclear de APS. Incluirá datos preliminares sobre los efectos de los altos campos magnéticos en la acreción de estrellas de neutrones. Explicará cómo los altos campos magnéticos en las ráfagas de rayos X pueden cambiar la composición de las cenizas, así como cómo las tasas de captura de electrones relevantes para el enfriamiento podrían disminuir dependiendo de la intensidad del campo, que es lo contrario de lo que se esperaba.

"En realidad, puede explicar parte del comportamiento extraño que vemos en los entornos estelares. Y es de tan amplio alcance porque afecta a cualquier cosa que se caliente mucho y afecta a cualquier cosa que tenga un campo magnético realmente alto. Y siempre puedes encontrar eso en el espacio".

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