Astrofísicos han demostrado con un modelo mejorado de simulación en supercomputadora que las estrellas de neutrones en colisión pueden emitir rayos gamma y formar elementos pesados como el oro.
Los modelos antiguos no predijeron esto y fallaron al recrear la fusión de dos estrellas de neutrones en 2017 que liberaron rayos gamma. Los investigadores publican sus hallazgos en The Astrophysical Journal.
Los investigadores, dirigidos por Philipp Mösta de la Universidad de Amsterdam, proporcionaron a su modelo de estrellas de neutrones en colisión más variables que nunca. Consideraron, entre otras cosas, la teoría de la relatividad, las leyes de los gases, los campos magnéticos, la física nuclear y los efectos de los neutrinos.
Los investigadores ejecutaron sus simulaciones en la supercomputadora Blue Waters de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y en la supercomputadora Frontera de la Universidad de Texas, Austin.
En la simulación, se crea un anillo alrededor de las estrellas de neutrones fusionadas, desde el cual se dispara una fina hebra de radiación gamma hacia arriba y hacia abajo. Esta radiación luego encuentra su salida como un torbellino a lo largo de las líneas del campo magnético de las estrellas fusionadas. Además, un cono con forma de reloj de arena se mueve hacia arriba y hacia abajo desde el anillo. Aquí es donde posiblemente se formen elementos más pesados como el oro. El oro, como los rayos gamma, se observó en las estrellas de neutrones fusionadas en 2017, donde se formó una kilonova.
"La radiación gamma es realmente nueva para este tipo de simulaciones. Esa radiación no había aparecido en las viejas simulaciones. La producción de elementos pesados, como el oro, ya había sido simulada. Sin embargo, nuestra simulación muestra que estos elementos pesados se mueven mucho más rápido de lo que se predijo anteriormente. Por lo tanto, nuestra simulación está más en línea con lo que los astrónomos observaron en las estrellas de neutrones fusionadas en 2017", explicó Mösta en un comunicado.
Las simulaciones no solo están destinadas a explicar los fenómenos observados en torno a la fusión de estrellas de neutrones. También sirven para predecir nuevos fenómenos. Por ejemplo, los investigadores quieren refinar y expandir aún más su modelo para que también pueda lidiar con grandes estrellas que explotan como supernova al final de sus vidas y con la colisión de una estrella de neutrones con un agujero negro.
grb