Simulaties van een dwergstelsel door astrofysici van RIKEN hebben de verschillende processen onthuld waarmee matig zware metalen zoals strontium worden geboren. Ze hebben ontdekt dat er minstens vier soorten sterren nodig zijn om de waargenomen overvloed van deze metalen in dwergstelsels te verklaren.

Sterren zijn de alchemisten van de kosmos. Veel van de lichtere elementen in het periodiek systeem worden gegenereerd door kernfusie in sterren, bijvoorbeeld. Maar de oorsprong van sommige zwaardere elementen is mysterieuzer.

Fusiereacties kunnen elementen zo zwaar maken als ijzer en nikkel, terwijl er nog zwaardere elementen ontstaan ​​wanneer kernen extra neutronen vangen. Extreme condities, zoals die in een supernova of een fusie tussen twee neutronensterren, het snelle neutronenvangstproces (r-proces) aansturen. In tegenstelling tot, het langzame neutronenvangingsproces (s-proces) verloopt geleidelijker, bijvoorbeeld in zogenaamde asymptotische reuzentaksterren aan het eind van hun leven. Elk proces - en elke omgeving - genereert een andere mix van zware elementen.

De metalen die in deze processen zijn gesmeed, worden uiteindelijk de ruimte ingestuurd als de ster sterft en kunnen worden opgenomen in nieuwe sterren. Het volgen van de distributie van deze overgeërfde elementen kan helpen om te begrijpen hoe ze zijn gemaakt.

Strontium, bijvoorbeeld, is een van de lichtste elementen die in het r-proces ontstaan. Sommige sterren in dwergstelsels dicht bij de Melkweg hebben ongewoon hoge strontium-bariumverhoudingen, wat suggereert dat ze in verschillende omgevingen worden geproduceerd.

Om de herkomst van dit strontium te onderzoeken, Yutaka Hirai van het RIKEN Center for Computational Science en twee collega's simuleerden een dwergstelsel met een vergelijkbare verdeling van metalen als die waargenomen in nabijgelegen dwergstelsels. Vervolgens keken ze welke sterprocessen tot strontiumverrijking leidden.

De onderzoekers ontdekten dat fusies van neutronensterren en asymptotische reuzentaksterren niet alle strontiumverrijking in hun simulatie konden verklaren. Een deel van de verrijking kwam van roterende massieve sterren, waar het mengen van materialen in de ster neutronen kan genereren voor een bepaalde vorm van s-proces.

"Maar onze belangrijkste bevinding is dat ejecta van supernovae die elektronen vangen, sterren kan vormen met sterk verbeterde strontium-tot-bariumverhoudingen, Hirai zegt. "Er zal naar verwachting een supernova-explosie met elektronenvangst plaatsvinden in het laagste massabereik van massieve sterren. acht tot tien keer de massa van de zon." Deze sterren staan ​​bekend om hun zuurstofrijke kernen, neon en magnesium.

Het team van Hirai is nu van plan een meer gedetailleerde vergelijking uit te voeren tussen simulaties en observaties van de elementaire abundanties van sterren in en rond de Melkweg.