Le nouveau taux de réaction de capture de protons du cuivre-57 modifie les voies de nucléosynthèse dans les sursauts de rayons X de type I

Une équipe de recherche internationale a récemment mis au point un nouveau taux de réaction de capture de protons du cuivre-57 pour l’environnement astrophysique extrême à la surface des étoiles à neutrons. Les chercheurs ont découvert que la nouvelle vitesse de réaction modifie certaines des voies de nucléosynthèse les plus critiques dans les sursauts de rayons X de type I.

Publié dans Le Journal Astrophysiquel’étude a été menée par des chercheurs de l’Institut de physique moderne de l’Académie chinoise des sciences, de l’Université Monash, du Centre d’études nucléaires de Bordeaux-Gradignan, de l’Institut commun d’astrophysique nucléaire et du RIKEN.

Depuis la découverte du premier sursaut de rayons X de type I au siècle dernier, les astrophysiciens ont tenu à comprendre la physique à l’origine de ces sursauts. Cela comprend la compréhension de leur génération d’énergie, la composition des cendres d’éclatement laissées à la surface des étoiles à neutrons et peut-être même leur contribution à la formation de certains des éléments chimiques les plus rares de l’univers.

Pour construire des modèles précis de ces sursauts, en plus des conditions astrophysiques macroscopiques, les scientifiques doivent connaître avec précision les taux de réaction nucléaire des principaux nucléides. La connaissance fine du chemin réactionnel nucléaire leur permet de modéliser les synthèses des éléments chimiques.

Des études antérieures indiquent que la réaction de capture de protons du cuivre-57 est la cinquième réaction la plus influente affectant le sursaut thermonucléaire périodique de la source de rayons X GS 1826-24.

Dans cette étude, l’équipe de recherche a obtenu le nouveau taux de réaction de capture de protons du cuivre-57, qui n’est que de 20 % seulement du taux précédent. À l’aide d’un modèle de simulation de sursaut de rayons X de type I à la pointe de la technologie (code KEPLER), ils ont réussi à reproduire un ensemble de courbes de lumière de sursaut de rayons X théoriques qui correspondent étroitement aux courbes de lumière observées de GS 1826-24 X- source de rayons.

Ils ont découvert que la nouvelle vitesse de réaction de capture de protons du cuivre-57 modifie considérablement la composition des cendres de l’éclatement. La composition des cendres de l’éclatement est un ingrédient essentiel pour les études des superrafales qui brûlent ces cendres et du refroidissement des étoiles à neutrons.

Ces résultats aident à mieux contraindre l’équation d’état de la matière nucléaire dans des conditions extrêmes à l’intérieur des étoiles à neutrons, ce qui est un ingrédient clé pour comprendre les ondes gravitationnelles provenant des fusions binaires d’étoiles à neutrons et des homologues des sursauts gamma à l’ère de l’astronomie multi-messagers.