Vea También
Científicos de la Universidad de Surrey y del Laboratorio FRIB de la MSU se asociaron para explorar el origen del aluminio-26, un isótopo poco común que ofrece una ventana a las estrellas moribundas. Sus resultados, titulados "Exploiting Isospin Symmetry to Study the Role of Isomers in Stellar Environments", se han publicado en Physical Review Letters.
El aluminio-26 proporciona una visión poco común de los procesos en las estrellas. Se descompone en magnesio-26, que emite un rayo gamma característico observable con los satélites. El magnesio-26 es detectable en granos presolares de material procedente de estrellas anteriores al Sol. La composición de estos granos lleva las huellas de sus estrellas madre. La tasa de destrucción del aluminio-26 al capturar un protón es fundamental para interpretar la cantidad de magnesio-26 observada en el universo. Esta investigación demostró que la destrucción del aluminio-26 por captura de protones en el estado de larga vida es ocho veces menos frecuente de lo que se estimaba anteriormente.
Gavin Lotay, profesor titular y director de aprendizaje y enseñanza de la Universidad de Surrey, fue el portavoz del proyecto. Alexandra Gade, profesora de física en el FRIB y en el Departamento de Física y Astronomía de la MSU y subdirectora científica del FRIB, dirigió parte de la colaboración de la MSU.
El aluminio-26 tiene un estado cuántico de larga duración que es difícil de estudiar de forma controlada en el laboratorio. El equipo utilizó una reacción de transferencia que añadía un neutrón al isótopo radiactivo silicio-26 para estudiar los estados cuánticos excitados del silicio-27. Estos son los mismos estados que se pueblan en la captura de protones en el estado cuántico de larga duración del aluminio-26. Esto fue posible porque los protones y los neutrones están sujetos a una simetría que hace que añadir un protón al estado de larga vida del aluminio-26 sea equivalente a añadir un neutrón al estado básico del silicio-26. Para la medición se utilizó el Gamma-Ray Energy Tracking In-beam Nuclear Array (GRETINA), un recurso nacional, y el espectrógrafo S800 del laboratorio.
Esta investigación es fruto de una larga colaboración entre el laboratorio FRIB y la Universidad de Surrey, en la que se utilizan reacciones nucleares directas para poblar estados cuánticos cuyas energías y propiedades exactas son relevantes para las reacciones que se producen en las estrellas. La base de la colaboración ha sido el uso de espectroscopia de rayos gamma muy sensible para marcar y caracterizar los estados cuánticos excitados de interés. Lotay espera con impaciencia el inicio de la ciencia en el FRIB para avanzar en su investigación. Ha presentado tres propuestas para obtener tiempo de haz en el FRIB que serán consideradas por el primer Comité Asesor del Programa FRIB a finales de este verano.
"Hemos llegado a un momento verdaderamente emocionante en la ciencia, en el que podemos sondear directamente los procesos que ocurren en las estrellas en explosión", dijo Lotay. "Estos objetos celestes son los responsables de la rica variedad de elementos químicos que encontramos a nuestro alrededor y, al combinar la espectroscopia de rayos gamma con las técnicas de reacción directa, la colaboración ha logrado obtener la información clave necesaria para comprender sus propiedades. La colaboración está ahora preparada para ampliar significativamente el alcance de su programa de astrofísica nuclear y aprovechar la amplia gama de oportunidades disponibles en la instalación FRIB, que pronto abrirá sus puertas."
Fuentes, créditos y referencias:
“Exploiting Isospin Symmetry to Study the Role of Isomers in Stellar
Environments” by S. Hallam, G. Lotay, A. Gade, D. T. Doherty, J.
Belarge, P. C. Bender, B. A. Brown, J. Browne, W. N. Catford, B. Elman,
A. Estradé, M. R. Hall, B. Longfellow, E. Lunderberg, F. Montes, M.
Moukaddam, P. O’Malley, W.-J. Ong, H. Schatz, D. Seweryniak, K. Schmidt,
N. K. Timofeyuk, D. Weisshaar and R. G. T. Zegers, 29 January 2021, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.042701
Imágen: La ilustración muestra un núcleo de aluminio-26 (verde) que escapa de la explosión de una supernova. Posteriormente, se desintegrará mediante la emisión de rayos gamma que puede ser observada por los satélites. Crédito: Erin O'Donnell, FRIB