Identificación espectroscópica de la nucleosíntesis del proceso r en una fusión de doble estrella de neutrones

Área de la Ciencia:

• La astrofísica
• Física nuclear
• Cosmología

Sus antecedentes:

• Se cree que las fusiones de estrellas de neutrones producen ráfagas cortas de rayos gamma, ondas gravitacionales y kilonovas.
• Las kilonovas son fuentes ópticas transitorias de infrarrojo cercano alimentadas por síntesis de elementos pesados (proceso r).
• La evidencia anterior de kilonovas fue limitada, con un leve rebrillo observado en 2017.

Objetivo del estudio:

• Para identificar y caracterizar espectralmente una kilonova brillante asociada con GW170817 y GRB 170817A.
• Para entender las propiedades físicas de la kilonova eyectada y sus productos nucleosintéticos.
• Para confirmar el papel de las fusiones de estrellas de neutrones en la producción de elementos pesados.

Principales métodos:

• Utilizó una serie de espectros de los observatorios terrestres.
• Cubrió un rango de longitudes de onda desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano.
• Comparó las características espectrales observadas con los modelos teóricos de la eyección de kilonova.

Principales resultados:

• La kilonova exhibió una eyección de rápida expansión (0.2c) que alcanzó las 50 UA en 1,5 días.
• Las características espectrales indicaron la presencia de elementos producidos por nucleosíntesis en regiones dinámicas de eyección y viento.
• Se estima entre 0,03-0,05 masas solares de material expulsado, incluidos los lantánidos.

Conclusiones:

• La kilonova observada proporciona una fuerte evidencia de las fusiones de estrellas de neutrones como sitios de producción de elementos pesados.
• El estudio confirma los fenómenos predichos asociados con las fusiones de estrellas de neutrones.
• Los hallazgos apoyan el papel de las kilonovas en la síntesis de elementos raros como el oro y el platino.