El artículo de noticias de NPR Los astrónomos encuentran oro gravitacional en estrellas de neutrones en colisión menciona y cita a " Daniel Kasen , un astrofísico teórico de la Universidad de California, Berkeley:"
Pasó largas noches viendo cómo llegaban los datos y dice que las estrellas en colisión arrojaron una gran nube de escombros.
"Esos escombros son cosas extrañas. Es oro y platino, pero está mezclado con lo que llamaría simplemente desechos radiactivos regulares, y hay una gran nube de desechos radiactivos que simplemente comienza a salir del sitio de fusión", dice Kasen. "Comienza pequeño, del tamaño de una ciudad pequeña, pero se mueve tan rápido, unas pocas décimas de la velocidad de la luz, que después de un día es una nube del tamaño del sistema solar".
Según sus estimaciones, esta colisión de estrellas de neutrones produjo alrededor de 200 masas terrestres de oro puro y tal vez 500 masas terrestres de platino. "Es una cantidad ridículamente enorme en escalas humanas", dice Kasen. Él personalmente tiene un anillo de bodas de platino y señala que "es una locura pensar que estas cosas que parecen muy lejanas y exóticas en realidad impactan al mundo y a nosotros de una manera íntima".
¿Ha sido necesaria la fusión de estrellas binarias de neutrones para explicar la abundancia de elementos pesados como el oro y el platino, o es solo un elemento anecdótico? ¿Qué importancia tienen las estrellas de neutrones binarias para la abundancia de elementos pesados como el oro? ¿Hay algún artículo en particular o notable que pueda leer sobre esto?
Ya he leído esta respuesta , pero estoy buscando una mejor explicación de la necesidad de este tipo de fusión para explicar las abundancias. Estoy bastante seguro de que no hay nada en los eventos de rayos gamma observados que muestre líneas espectrales de oro o cualquier elemento pesado identificable (debido al increíble ensanchamiento doppler), por lo que la conexión en realidad debe provenir de simulaciones.
La creación de algunos elementos ricos en neutrones muy pesados, como el oro y el platino, requiere la captura rápida de neutrones. Esto solo ocurrirá en condiciones densas y explosivas donde la densidad de neutrones libres es grande. Durante mucho tiempo, las teorías y los sitios en competencia para el proceso r han estado dentro de las supernovas de colapso del núcleo y durante la fusión de estrellas de neutrones.
Según tengo entendido, se ha vuelto cada vez más difícil para las supernovas producir (en modelos teóricos) suficientes elementos del proceso r para igualar tanto la cantidad como las proporciones detalladas de abundancia de los elementos del proceso r en el sistema solar (ver, por ejemplo , Wanajo et al. 2011). ; Arcones & Thielmann 2012 ). Las condiciones requeridas, particularmente un entorno muy rico en neutrones en los vientos impulsados por neutrinos, simplemente no están presentes sin el ajuste fino de los parámetros (ver más abajo).
En cambio, los modelos que invocan fusiones de estrellas de neutrones son mucho más resistentes a las incertidumbres teóricas y producen con éxito elementos de proceso r. El signo de interrogación parece ser solo sobre su frecuencia en varios momentos de la evolución de una galaxia y exactamente cuánto material enriquecido se expulsa.
El anuncio de GW170817 hace que todo esto sea más plausible. Se ha visto una fusión de estrellas de neutrones. El comportamiento de la emisión óptica e infrarroja después del evento coincide con las expectativas de la fusión de modelos de estrellas de neutrones (p. ej ., Pian et al. 2017 ; Tanvir et al. 2017 ). De particular interés es el desarrollo de la opacidad y el desvanecimiento en el azul y el visible, con el espectro dominado por el infrarrojo con amplias características espectrales. Esta es la expectativa de una nube de material en expansión que está muy contaminada por la presencia de lantánidos y otros elementos del proceso r ( Chornock et al. 2017 ). La concordancia razonable entre las observaciones y los modelos sugiere que, de hecho, se produjo una gran cantidad de elementos del proceso r en esta explosión.
Pasar de ahí a afirmar que el origen del oro está resuelto (como se afirmó en la rueda de prensa) es ir demasiado lejos. La cantidad de material del proceso r producido tiene grandes incertidumbres y depende del modelo. La tasa de fusiones solo está restringida a aproximadamente un orden de magnitud en el universo local y no se mide/conoce en el universo primitivo. Lo que podría decirse es que este canal para la producción del proceso r se ha observado directamente y, por lo tanto, debe tenerse en cuenta.
Por otro lado, aún no se descarta la producción del proceso r por el canal de la supernova. Al menos algunas simulaciones que involucran rotación y campos magnéticos parecen estar todavía "en el juego" (por ejemplo, Nishimura et al. 2016 ). Podría ser que la presencia de material significativo del proceso r en estrellas muy antiguas pobres en metales requiera un canal de supernova, ya que la fusión de las estrellas de neutrones tarda un tiempo considerable en ocurrir (p. ej ., Cescutti et al. 2015 ; Cote et al. 2017 ) . .
El panorama general aún es incierto. Una revisión de Siegel (2019) concluye que el mejor ajuste a la evidencia disponible es que algunos tipos raros de supernovas de colapso del núcleo (conocidas como "colapsars") siguen siendo la mejor apuesta para explicar los elementos del proceso r de la Vía Láctea. La evidencia principal de esto es la presencia de mejoras de europio (un elemento del proceso r) en algunas estrellas de halo muy antiguas y la tendencia general de disminución de Eu/Fe con el aumento de Fe, lo que sugiere un sitio de producción más parecido al elemento alfa para el r. -proceso - es decir, supernovas.
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