Responder a estas preguntas requiere comprender detalles estructurales intrincados de miles de n\u00facleos estables e inestables, y as\u00ed se basa en gran parte del trabajo descrito en la secci\u00f3n anterior sobre la estructura nuclear. Esto se puede ver en la siguiente Figura, que ilustra los principales procesos nucleares que dan forma al universo visible. Cada paso de cada proceso depende de la naturaleza de ese n\u00facleo particular. Como ejemplo, un peque\u00f1o cambio de solo 10 por ciento en la energ\u00eda de un solo estado excitado de un n\u00facleo particular, el famoso estado de Hoyle en carbono-12, har\u00eda que los elementos pesados, los planetas y la vida tal como la conocemos desaparezcan.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/i1.wp.com\/laenciclopediagalactica.info\/wp-content\/uploads\/2017\/11\/Figura-2.11.png?resize=300%2C210\")
<\/a>Desentra\u00f1ar la f\u00edsica nuclear del cosmos, por lo tanto, requiere una amplia gama de enfoques experimentales y te\u00f3ricos. En la \u00faltima d\u00e9cada, mediciones de laboratorio cada vez m\u00e1s sensibles de reacciones nucleares de baja energ\u00eda permitieron modelos solares precisos que revelaban un d\u00e9ficit de neutrinos solares detectados en la Tierra. El conocimiento de este d\u00e9ficit de neutrinos solares combinado con los resultados de los detectores de neutrinos avanzados llev\u00f3 a los cient\u00edficos al descubrimiento de que los neutrinos tienen masa y confirm\u00f3 la precisi\u00f3n de los modelos solares. Las mediciones de precisi\u00f3n de laboratorio tambi\u00e9n revelaron que las reacciones nucleares que queman hidr\u00f3geno en estrellas masivas a trav\u00e9s del ciclo carbono-nitr\u00f3geno-ox\u00edgeno (CNO) proceden mucho m\u00e1s lentamente de lo que se hab\u00eda anticipado, cambiando las predicciones de las vidas de las estrellas. Algunos is\u00f3topos clave en la secuencia de reacci\u00f3n del proceso de captura r\u00e1pida de neutrones (Proceso-r) responsable del origen de los elementos pesados \u200b\u200ben la naturaleza ahora han sido producidos por instalaciones de is\u00f3topos raros. Las t\u00e9cnicas experimentales avanzadas tambi\u00e9n permitieron mediciones de las propiedades nucleares que caracterizan su papel en el proceso-r, a pesar de la corta vida \u00fatil y las peque\u00f1as cantidades de producci\u00f3n. Las mismas t\u00e9cnicas sensibles permitieron mediciones precisas de masa y decaimiento de la mayor\u00eda de los is\u00f3topos raros extremadamente deficientes en neutrones en el proceso de captura r\u00e1pida de protones que alimenta las explosiones de rayos X. Los resultados explican la existencia de dos clases de estallidos de rayos X, r\u00e1fagas cortas y largas. Adem\u00e1s, se descubri\u00f3 una nueva y rara clase de estallidos de rayos X, los llamados superbursts<\/em>, y la f\u00edsica nuclear proporcion\u00f3 la explicaci\u00f3n probable de una explosi\u00f3n profunda de carbono. Los nuevos modelos de supernova de colapso del n\u00facleo multidimensional incluyeron f\u00edsica de interacci\u00f3n d\u00e9bil mucho m\u00e1s realista y propiedades de materia nuclear debido a los nuevos resultados de experimentos de laboratorio y c\u00e1lculos de teor\u00eda nuclear. Contrariamente a trabajos anteriores, algunos de estos modelos de supernova que ahora explotan, aunque quedan muchas preguntas sobre el mecanismo de explosi\u00f3n. En estos modelos de explosi\u00f3n de supernova, se encontr\u00f3 un nuevo tipo de proceso nuclear que produce elementos pesados, el llamado proceso de neutrino-p. El descubrimiento de la estrella de neutrones m\u00e1s masiva hasta la fecha ha eliminado muchas predicciones te\u00f3ricas sobre la naturaleza de la materia nuclear.<\/p>\n
Los futuros esfuerzos de la astrof\u00edsica nuclear est\u00e1n emergiendo a lo largo de dos fronteras: (1) El estudio de is\u00f3topos inestables que existen en grandes cantidades dentro de estrellas de neutrones y se producen copiosamente en explosiones estelares, pero son dif\u00edciles de fabricar en laboratorios y (2) La determinaci\u00f3n de reacciones nucleares extremadamente lentas tasas, que son importantes para la comprensi\u00f3n de las estrellas. Permitido por los avances t\u00e9cnicos, se espera un progreso espectacular en la pr\u00f3xima d\u00e9cada en ambas fronteras. La instalaci\u00f3n de FRIB<\/em> en los Estados Unidos, junto con otros laboratorios de is\u00f3topos raros de todo el mundo, proporcionar\u00e1 un acceso sin precedentes en el laboratorio a los mismos is\u00f3topos inestables que juegan un papel crucial en los eventos c\u00f3smicos. Y una nueva generaci\u00f3n de aceleradores de rayo estables de alta intensidad que se ubicar\u00e1n a gran profundidad, como se ha propuesto para los Estados Unidos, permitir\u00e1 la medici\u00f3n de reacciones nucleares estelares extremadamente lentas sin perturbaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica.<\/p>\n
Tambi\u00e9n ha surgido una frontera de precisi\u00f3n en el \u00e1rea de medici\u00f3n de las velocidades de reacci\u00f3n inducidas por neutrones utilizando haces de neutrones. Se necesita trabajar en esta frontera no solo para comprender el origen de los elementos producidos por las reacciones de captura de neutrones, sino tambi\u00e9n para las aplicaciones de la ciencia nuclear que dependen de los procesos de captura de neutrones.<\/p>\n
La teor\u00eda nuclear es de especial importancia para la astrof\u00edsica nuclear por muchas razones:<\/p>\n
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- Las densidades y temperaturas extremas que se encuentran dentro de las estrellas alteran las propiedades de los n\u00facleos en comparaci\u00f3n con lo que se mide en los laboratorios terrestres. La teor\u00eda nuclear es necesaria para calcular las correcciones necesarias, como las excitaciones t\u00e9rmicas y la detecci\u00f3n de electrones.<\/li>\n
- En algunos entornos astrof\u00edsicos como el proceso-r o el interior de estrellas de neutrones, existen is\u00f3topos extremadamente raros que no se pueden producir en cantidades suficientes para caracterizar completamente sus propiedades incluso con las instalaciones de is\u00f3topos raros m\u00e1s poderosas en el horizonte. Se necesitan datos experimentales sobre is\u00f3topos raros para avanzar en los modelos de la teor\u00eda nuclear, que luego se pueden utilizar para predecir los datos restantes que a\u00fan est\u00e1n fuera del alcance de los experimentos.<\/li>\n
- Muchas velocidades de reacci\u00f3n astrof\u00edsicas no se pueden medir directamente porque las tasas son demasiado peque\u00f1as y los haces demasiado d\u00e9biles. Las t\u00e9cnicas indirectas, donde se usa una reacci\u00f3n indirecta m\u00e1s r\u00e1pida para restringir la reacci\u00f3n astrof\u00edsica lenta, requieren una teor\u00eda de reacci\u00f3n confiable. Adem\u00e1s, la teor\u00eda nuclear es necesaria para calcular las velocidades de reacci\u00f3n donde no existe informaci\u00f3n experimental.<\/li>\n
- La materia nuclear densa puede producirse en el laboratorio durante breves per\u00edodos, pero solo puede observarse indirectamente a partir de la emisi\u00f3n de part\u00edculas resultante. Es necesario un esfuerzo te\u00f3rico significativo para interpretar las mediciones de reacci\u00f3n de laboratorio, y las restricciones experimentales deben usarse para avanzar en la confiabilidad de la ecuaci\u00f3n de estado de materia nuclear necesaria en muchos escenarios astrof\u00edsicos.<\/li>\n<\/ul>\n
El progreso en astrof\u00edsica nuclear tambi\u00e9n debe ir de la mano del progreso en astrof\u00edsica y astronom\u00eda observacional. Las observaciones astron\u00f3micas de las manifestaciones de los procesos nucleares en el cosmos proporcionan el v\u00ednculo entre el laboratorio y la naturaleza. La \u00faltima d\u00e9cada ha visto un progreso extraordinario en astronom\u00eda, con observaciones de alta precisi\u00f3n de la composici\u00f3n de estrellas muy antiguas en los telescopios m\u00e1s grandes de la Tierra y en el espacio, y con encuestas que exploran cientos de miles de estrellas candidatas para encontrar los objetivos. Una nueva generaci\u00f3n de telescopios espaciales de rayos X ha abierto una nueva era en la comprensi\u00f3n de los fen\u00f3menos relacionados con las estrellas de neutrones. Los observatorios de rayos gamma detectaron las desintegraciones de is\u00f3topos raros en el espacio, expulsados \u200b\u200bpor explosiones estelares. Los telescopios de Neutrino proporcionaban im\u00e1genes de neutrinos del sol y anteriormente hab\u00edan registrado neutrinos de una supernova cercana. En la pr\u00f3xima d\u00e9cada, este progreso seguramente continuar\u00e1. Cualquier investigaci\u00f3n en curso a gran escala para buscar estrellas viejas solo funcionar\u00e1 en la pr\u00f3xima d\u00e9cada, y una nueva generaci\u00f3n de telescopios terrestres m\u00e1s grandes permitir\u00e1 la espectroscop\u00eda detallada en muchos de los objetivos resultantes. Los observatorios existentes de rayos X se complementar\u00e1n con nuevas instalaciones que llevar\u00e1n las observaciones hacia rayos X m\u00e1s duros y posiblemente rayos gamma y proporcionar\u00e1n nuevos datos sobre estrellas de neutrones y explosiones estelares. Se espera que los detectores de ondas gravitacionales de nueva generaci\u00f3n detecten se\u00f1ales de supernovas y estrellas de neutrones por primera vez. Los observatorios de Neutrinos est\u00e1n listos, y con un poco de suerte podr\u00edan observar una supernova gal\u00e1ctica, un logro que revolucionar\u00eda nuestra comprensi\u00f3n de tal evento. Y se espera que un nuevo impulso en la astronom\u00eda hacia los estudios de campo amplio y de alta repetici\u00f3n arroje nueva luz sobre las supernovas y conduzca al descubrimiento de nuevos fen\u00f3menos astrof\u00edsicos transitorios, posiblemente de energ\u00eda nuclear.<\/p>\n
La astronom\u00eda, el modelaje de la astrof\u00edsica y la f\u00edsica nuclear deben trabajar juntas para lograr avances en astrof\u00edsica nuclear. La comunicaci\u00f3n a trav\u00e9s de los l\u00edmites del campo, la coordinaci\u00f3n de la investigaci\u00f3n interdisciplinaria y el intercambio de datos son esenciales para que estos campos aborden conjuntamente las preguntas abiertas. El Instituto Conjunto de Astrof\u00edsica Nuclear (Joint Institute for Nuclear Astrophysic), <\/em>financiado por la Iniciativa del Centro de Fronteras F\u00edsicas (Physics Frontiers Center Initiative) <\/em>de la National Science Foundation (NSF)<\/em>, ha sido fundamental para formar y mantener una plataforma mundial \u00fanica para fomentar dicha colaboraci\u00f3n interdisciplinaria entre las diferentes comunidades de astrof\u00edsica nuclear.<\/p>\n
Finalmente, ser\u00e1 importante fortalecer los esfuerzos para coordinar la investigaci\u00f3n a trav\u00e9s de los l\u00edmites del campo, para formar amplias redes de investigaci\u00f3n interdisciplinarias que integren la amplia gama de conocimientos requeridos y para facilitar el intercambio de datos e informaci\u00f3n entre la astrof\u00edsica y la f\u00edsica nuclear, y entre experimentos, observaciones y teor\u00eda. Tales redes de investigaci\u00f3n interdisciplinarias tambi\u00e9n son necesarias para atraer y educar a la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de astrof\u00edsicos nucleares, quienes, con las nuevas instalaciones emergentes en f\u00edsica nuclear, astrof\u00edsica e inform\u00e1tica de alto rendimiento, es probable que hagan avances transformacionales en nuestra comprensi\u00f3n del cosmos.<\/p>\n
Referencias<\/strong><\/p>\n
Understanding superbursts<\/a><\/p>\n
X-ray bursts and superbursts – recent developments<\/a><\/p>\n
Superburst Models For Neutron Stars With Hydrogen And Helium-Rich Atmospheres<\/a><\/p>\n
L. Keek; A. Heger; Jean in \u2019t Zand<\/p>\n
R-Process Nucleosynthesis in Supernovae<\/a><\/p>\n
John J. Cowan and Friedrich-Karl Thielemann<\/p>\n
Nucleosynthesis of Heavy Elements by Neutron Capture<\/a><\/p>\n
Philip A Seeger; William A. Fowler; Donald Clayton<\/p>\n
N. Langer<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"