Naarmate sterrenstelsels ouder worden, sommige van hun chemische basiselementen kunnen ook tekenen van veroudering vertonen. Dit verouderingsproces kan worden gezien als bepaalde atomen "een beetje zwaarder worden, " wat betekent dat ze veranderen in zwaardere isotopen - atomen met extra neutronen in hun kernen.

Verrassend genoeg, nieuwe onderzoeken van de Melkweg met de Green Bank Telescope (GBT) van de National Science Foundation (NSF) in West Virginia, vond geen dergelijke verouderingstrend voor het element silicium, een fundamentele bouwsteen van rotsen in ons hele zonnestelsel. Dit "tijdloze" uiterlijk kan betekenen dat de Melkweg efficiënter is in het mengen van de inhoud dan eerder werd gedacht, waardoor de veelbetekenende tekenen van chemische veroudering worden gemaskeerd.

Wanneer massieve sterren van de eerste generatie in jonge sterrenstelsels hun leven beëindigen als gewelddadige supernova's, ze vullen de kosmos met zogenaamde primaire isotopen - elementen zoals zuurstof, koolstof, en silicium met een balans van neutronen en protonen in hun kernen.

"Massieve sterren zijn de ketels waarin zware elementen zoals silicium worden gefabriceerd, " zei Ed Young, een wetenschapper aan de Universiteit van Californië in Los Angeles en auteur van een studie die verschijnt in de Astrofysisch tijdschrift . "Sterren van de eerste generatie maken silicium 28 - een isotoop met 14 protonen en 14 neutronen in zijn kern. Gedurende miljarden jaren, latere generaties sterren zijn in staat om de zwaardere siliciumisotopen 29 en 30 te maken. Wanneer deze sterren van de latere generatie exploderen als supernova's, de zwaardere isotopen worden in het interstellaire medium gestraald, subtiele verandering van het chemische profiel van de melkweg."

Astronomen kunnen deze chemische veranderingen op lange termijn niet direct meten. Ze kunnen, echter, doe het op één na beste:het meten van de schijnbare rijping van isotopen vanaf de rand van onze melkweg naar het centrum.

Aangezien er een grotere concentratie van sterren is, hoe dichter je bij het centrum van de Melkweg komt, inclusief massieve sterren die hun leven beëindigen als supernova's, astronomen verwachten daar een groter percentage zwaardere isotopen te vinden tussen de elementen.

Eerdere radiotelescoopstudies van koolstof- en zuurstofatomen in de Melkweg gaven enige indicatie dat er in feite een gestage progressie is van lichte naar zware isotopen naarmate je dichter bij het galactische centrum komt.

Tussenliggende interstellaire wolken, echter, maakte deze waarnemingen moeilijk en de resultaten waren niet overtuigend.

"Er waren enkele verleidelijke hints in eerdere studies dat de koolstof- en zuurstofisotoopverhoudingen verschoven zoals verwacht. Maar het was moeilijk om rekening te houden met het materiaal in het interstellaire medium, dus we waren niet zeker hoe betrouwbaar deze gegevens waren, "zei Young. "Silicium, zoals gedetecteerd in moleculen van siliciummonoxide, heeft een spectrale signatuur die het veel gemakkelijker maakt om rekening te houden met het stof en gas in onze melkweg. We moesten daarom minder aannames doen dan nodig waren voor de onderzoeken naar zuurstof en koolstof."

Met behulp van de 100 meter GBT, de astronomen onderzochten uitgestrekte delen van de Melkweg, beginnend in de buurt van onze zon en dan helemaal naar het galactische centrum. In elke regio, ze onderzochten de radiospectra die van nature worden uitgezonden door siliciummonoxidemoleculen. Verschillen in de siliciumisotopen zouden worden gezien als subtiele veranderingen in de radiospectra.

Tegen hun verwachting in, de onderzoekers vonden geen van de verwachte gradiënten in de isotopenverhoudingen.

"Er was geen bewijs van een gradiënt, " zei Nathaniel Monson, een lid van het onderzoeksteam en een afgestudeerde student aan de UCLA. "Dat was een beetje verrassend. Misschien moeten we opnieuw beoordelen wat we denken te weten over onze melkweg."

Deze gegevens kunnen betekenen dat de Melkweg opmerkelijk efficiënt is in het mengen van zijn materiaal, circulerende moleculen en atomen vanuit het galactische centrum naar de spiraalarmen en terug van de melkweg. Het is ook mogelijk dat supernova's van type 1a - die in binaire systemen worden gevormd wanneer een witte dwergster te veel materiaal van zijn metgezel steelt en tot ontploffing brengt - later in de levensduur van een sterrenstelsel een overvloed aan Si 28 produceren.

Als latere onderzoeken van koolstof en zuurstof beter in staat zijn om onzekerheden uit het verleden te verklaren en hetzelfde gebrek aan gradiënt te laten zien, het zou erop wijzen dat vermenging het meest waarschijnlijke scenario is.

"Er is veel over de melkweg dat we nog niet begrijpen, " concludeerde Young. "Het is mogelijk dat verdere studies met de GBT ons iets meer leren over de Melkweg."