Publicado 25/05/2021 12:26CET

Simulando en supercomputadora explosiones en estrellas de neutrones

Una estrella de neutrones densa (derecha) que extrae materia de una estrella cercana (izquierda).
Una estrella de neutrones densa (derecha) que extrae materia de una estrella cercana (izquierda). - COLBY EARLES, ORNL

   MADRID, 25 May. (EUROPA PRESS) -

   Una de las supercomputadoras más potentes del mundo ha sido utilizada para modelar ráfagas explosivas de rayos X que se extienden por la superficie de densas estrellas de neutrones.

   En el corazón de algunas de las estrellas más pequeñas y densas del universo se encuentra materia nuclear que podría existir en fases exóticas nunca antes observadas. Se cree que las estrellas de neutrones, que se forman cuando los núcleos de estrellas masivas colapsan en una explosión de supernova luminosa, contienen materia a energías mayores que las que se pueden lograr en experimentos con aceleradores de partículas.

   Aunque los científicos no pueden recrear estas condiciones extremas en la Tierra, pueden usar estrellas de neutrones como laboratorios prefabricados para comprender mejor la materia exótica. La simulación de estrellas de neutrones, muchas de las cuales tienen solo 20 kilómetros de diámetro pero cuentan con alrededor de 1,4 a 2 veces la masa de nuestro sol, puede proporcionar información sobre la materia que podría existir en su interior y dar pistas sobre cómo se comporta en tales densidades.

   Un equipo de astrofísicos nucleares dirigido por Michael Zingale en la Universidad de Stony Brook está utilizando IBM AC922 Summit de Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), la supercomputadora más rápida de Estados Unidos, para modelar un fenómeno de estrella de neutrones llamado explosión de rayos X, una explosión termonuclear que ocurre en la superficie de una estrella de neutrones cuando su campo gravitacional extrae una cantidad suficientemente grande de materia de una estrella cercana.

   Ahora, el equipo ha modelado una llamarada de rayos X en 2D que se mueve a través de la superficie de una estrella de neutrones para determinar cómo actúa la llama en diferentes condiciones. La simulación de este fenómeno astrofísico proporciona a los científicos datos que pueden ayudarlos a medir mejor los radios de las estrellas de neutrones, un valor crucial para estudiar la física en el interior de las estrellas de neutrones. Los resultados fueron publicados en The Astrophysical Journal.

   "Los astrónomos pueden usar ráfagas de rayos X para medir el radio de una estrella de neutrones, lo cual es un desafío porque es muy pequeño", dijo Zingale en un comunicado. "Si conocemos el radio, podemos determinar las propiedades de una estrella de neutrones y comprender la materia que vive en su centro. Nuestras simulaciones ayudarán a conectar la física de la llamarada de rayos X ardiendo con las observaciones".

   El grupo descubrió que diferentes modelos y físicas iniciales conducían a resultados diferentes. En la siguiente fase del proyecto, el equipo planea ejecutar una gran simulación 3D basada en los resultados del estudio para obtener una imagen más precisa del fenómeno de la explosión de rayos X.

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