El hierro es uno de los elementos pesados más abundantes en el universo, y su presencia se manifiesta en las características espectrales de diversas fuentes astronómicas, especialmente en estrellas y galaxias. Como uno de los emisores dominantes en muchas fuentes de rayos X, los iones de hierro han sido objeto de décadas de estudio espectral, proporcionando valiosos conocimientos sobre los plasmas cósmicos.
Recientemente, un equipo de investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha logrado medir coeficientes de tasa absolutos para la recombinación dielectrónica (DR) de iones de hierro similares al sodio. Este avance proporciona un conjunto de datos de referencia crucial para la modelización astrofísica, y los resultados se publicaron en la revista The Astrophysical Journal Supplement Series.
Importancia de la Recombación Dielectrónica
Las líneas de emisión y absorción de los iones de hierro pueden revelar información clave sobre los objetos celestes, incluyendo su temperatura, densidad, composición química y dinámicas. La interpretación de estos espectros requiere un buen entendimiento de las distribuciones de carga del plasma, que están determinadas por la DR, un proceso de recombinación electron-ion predominante en plasmas. Los coeficientes de tasa de DR para iones multielectrónicos son, por lo tanto, de los datos más urgentemente necesarios para aplicaciones astrofísicas.
En este estudio, los investigadores realizaron un experimento de DR en el anillo de almacenamiento de refrigeración de la Instalación de Investigación de Iones Pesados en Lanzhou (HIRFL). Mediante la técnica de haces fusionados de electrones e iones, midieron los coeficientes de tasa de DR para el ion de hierro 15+, que forma el ion de hierro 14+ similar al magnesio.
Los experimentos de espectroscopia de DR realizados en anillos de almacenamiento de iones pesados ofrecen una alta resolución energética y capacidades de modulación de amplio rango para las energías relativas electrón-ión. Esto permite la medición precisa de datos críticos sobre la sección transversal de recombinación de colisiones a baja energía.
Los investigadores compararon los resultados experimentales con cálculos teóricos utilizando tres técnicas perturbativas de última generación. Los resultados se alinean bien con los datos experimentales en el rango de energía de 0 a 40 eV. Además, derivaron coeficientes de tasa de recombinación de plasma dependientes de la temperatura a partir de los coeficientes de tasa de DR medidos, abarcando un rango de temperatura de 103 a 108 K.
Este estudio representa un esfuerzo colaborativo en el que participaron la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Universidad de Fudan, la Universidad de Strathclyde, el GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung y la Universidad de Giessen.
Más información: H. K. Huang et al, Absolute Rate Coefficients for Dielectronic Recombination of Sodium-like Iron Ions: Experiment and Theory, The Astrophysical Journal Supplement Series (2025). DOI: 10.3847/1538-4365/adcc25
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
