Planchado interior de supernovas

La idea del artista de la intersección de la supertierra, cuya cámara objetivo es el NIF colocado en el manto, mirando el núcleo. Préstamo: Foto de John Jett / LLNL

El descubrimiento de más de 4.500 planetas extrasolares requirió el modelado de su estructura y dinámica internas. Resulta que el hierro juega un papel clave.
Los científicos y el personal del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) utilizaron láseres en la Estación Nacional de Ignición para determinar experimentalmente la curva de fusión a alta presión del hierro puro: propiedades estructurales de hasta 1000 GPa (alrededor de 10 000 000 atmósferas), que es tres veces menor que la La presión de la tierra. kernel և casi cuatro veces la presión de cualquier experimento anterior. La investigación aparece Ciencias:.

El equipo realizó una serie de experimentos que imitaban las condiciones observadas por un haz de hierro que descendía hacia el centro de la supernova. Los experimentos formaron parte del programa NIF Discovery Science, que está abierto a todos los investigadores.

«La enorme riqueza de hierro en el interior de los planetas nos hace comprender las propiedades del hierro, la respuesta en condiciones extremas a los núcleos de planetas más masivos como la Tierra», dice Rick Krauss, físico de LLNL. . «La curva de fusión del hierro es muy importante para comprender la estructura interna, la evolución térmica, así como el potencial de las magnetosferas creadas por dínamo».

Se cree que la magnetosfera es un componente tan importante de los planetas habitados como lo es en la Tierra. La magnetodinámica de la Tierra ocurre en el núcleo externo del hierro líquido convectivo, que rodea el núcleo interno del hierro sólido y es alimentado por el calor latente liberado durante la solidificación del hierro.

Debido al contenido de hierro de los planetas, se necesitan propiedades físicas precisas a temperaturas y temperaturas extremas para predecir lo que sucede en su interior. La propiedad de primer orden del hierro es el punto de fusión, que todavía se está discutiendo en términos de las condiciones internas de la Tierra. La curva de fusión es la transición reológica más grande que se le puede hacer a un material, de un material resistente a cualquier material. Aquí es donde el material sólido se convierte en líquido, և la temperatura depende de la presión de la plancha.

A través de experimentos, el equipo determinó la duración de la acción de la dínamo cuando el núcleo se apretó en una estructura hexagonal cerrada dentro de los exoplanetas extraterrestres.

«Creemos que los exoplanetas terrestres, de cuatro a seis veces la masa de la Tierra, tendrán las dínamos más largas que pueden brindar una fuerte protección contra los rayos cósmicos», dijo Kraus.

Krauss dijo. «Además de nuestro interés en comprender el hábitat de los exoplanetas, las técnicas que hemos desarrollado para el hierro se aplicarán en el futuro a materiales más amigables con el software, incluido el Programa de administración de reservas».

La curva de fusión es una restricción increíblemente sensible en la ecuación del modelo de estado.

El equipo también encontró evidencia de que la cinética de endurecimiento en condiciones tan extremas es rápida, requiriendo solo nanosegundos para pasar de líquido a sólido, lo que permite al equipo observar el límite de equilibrio. «Este concepto piloto mejora nuestro modelado de respuesta material dependiente del tiempo para todos los materiales», dijo Kraus.

Referencia. autor: ricardo g. KraussRussell J. HemleySusan J. AliJonathan L. Beloff, Lorraine X. Benedict, Joel Bernier, Dave Brown, R.E. Cohen. , Gilberto W. CollinsFederica KopariMichael P. Dejarles, Dane Fratanduono, Sebastien Hamel, Andy Krieger, Amy Lazicki, James McCain, Marius Milot, Philip C. Maint, Mateo G. NewmanJames R. Rigg, Dane M. Sterbents, Sara T. Stewart, Lars Sticksrud, Damian C. Swift, Chris Werenberg y John H. Egert, 13 de enero de 2022 Ciencias:.
DOI: 10.1126 / ciencia.abm1472:

Los otros miembros del equipo de Livermore son Susan Ali, John Belloff, Lorraine Benedict, Joel Bernier, Dave Brown, Federica Kopari, Dane Fratanduono, Sebastien Hamel, Andy Kraeger, Amy Lazick, Jaymay M. Sterbents, Damián. Swift, Chris Werenberg y John Egert. Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, la Universidad de Rochester, el Laboratorio Nacional Sandia, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California, D.C. y la Universidad de California, Los Ángeles.

El trabajo está financiado por el Programa de Diseño de Física de Armas de LLNL և Programa de Ciencia de Descubrimiento NIF.