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Probing r-process nucleosynthesis through its electromagnetic signatures

Description du projet

Faire la lumière sur la formation des éléments lourds de l’Univers

En astrophysique nucléaire, le processus de capture neutronique rapide, ou «processus r», correspond à un ensemble de réactions nucléaires responsables de la création d’éléments plus lourds que le fer. La détection d’un signal électromagnétique associé à l’onde gravitationnelle GW170817 a fourni la première indication suggérant que la fusion de deux étoiles à neutrons créait les conditions nécessaires pour que le processus r se produise. D’autres événements de ce type devraient être détectés au cours des prochaines années, ce qui donnera d’autres indices expérimentaux concernant ce processus. Le projet KILONOVA, financé par l’UE, entend améliorer notre compréhension de la nucléosynthèse par processus r et de la façon dont les éléments lourds de l’Univers sont créés. Il proposera des descriptions détaillées des noyaux exotiques riches en neutrons impliqués dans ce processus et réalisera des simulations astrophysiques sophistiquées. En outre, il guidera un programme d’expériences qui sera mené dans de futures installations expérimentales comme FAIR, où des noyaux lourds issus du processus r seront générés pour la première fois.

Objectif

The lightest chemical elements –Hydrogen and Helium– were created about a minute after the Big Bang. Elements up to Iron are forged by fusion reactions in stars. Heavy elements between Iron and Uranium are produced by a sequence of neutron captures and beta-decays known as rapid neutron capture or r process. The freshly synthesized r-process elements undergo radioactive decay through various channels depositing energy in the ejecta that powers an optical/infrared transient called “kilonova” whose basic properties like luminosity and its dependence on ejecta mass, velocity, radioactive energy input, and atomic opacities I contributed to determine for the first time. Our predictions have been dramatically confirmed by the observation of a kilonova electromagnetic transient associated with the gravitational wave signal GW170817 providing the first direct indication that r-process elements are produced in neutron-star mergers. Additional events are expected to be detected in the following years, representing a complete change of paradigm in r-process research as for the first time we will be confronted with direct observational data. To fully exploit such opportunity it is fundamental to combine an improved description of exotic neutron-rich nuclei involved in the r-process with sophisticated astrophysical simulations to provide accurate prediction of r-process nucleosynthesis yields and their electromagnetic signals to be confronted with observational data. Based on my broad knowledge and expertise in all the relevant areas, and the unique experimental capabilities of the GSI/FAIR facility, I am in prime position to advance our understanding of r-process nucleosynthesis and determine the contribution of mergers to the chemical enrichment of the galaxy in heavy elements.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

GSI HELMHOLTZZENTRUM FUR SCHWERIONENFORSCHUNG GMBH
Contribution nette de l'UE
€ 2 500 000,00
Coût total
€ 2 500 000,00

Bénéficiaires (1)