Caltech-wetenschappers hebben ontdekt, Voor de eerste keer, dat samensmeltende paren neutronensterren - de uitgebrande kernen van sterren die zijn geëxplodeerd - de meerderheid van de zware elementen in kleine "dwerg" sterrenstelsels creëren. Zware elementen, zoals zilver en goud, zijn de sleutel voor de vorming van planeten en zelfs voor het leven zelf. Door deze dwergstelsels te bestuderen, de onderzoekers hopen meer te weten te komen over de primaire bronnen van zware elementen voor het hele universum.

De oorsprong van de meeste van de zwaarste elementen van het periodiek systeem, inclusief 95 procent van al het goud op aarde, wordt al decennia gediscussieerd. Het is nu bekend dat de zwaarste elementen ontstaan ​​wanneer de kernen van atomen in sterren deeltjes vangen die neutronen worden genoemd. Voor de meeste oude sterren, inclusief degenen die zich in de dwergstelsels in deze studie bevinden, het proces gaat snel en wordt daarom een ​​"r-proces" genoemd, " waarbij de "r" staat voor snel.

Er zijn twee favoriete locaties waar het r-proces wordt verondersteld plaats te vinden. De eerste potentiële locatie is een zeldzaam type stellaire explosie, of supernova, die grote magnetische velden produceert - een magnetorotationele supernova. De tweede site is bij de fusie, of botsing, van twee neutronensterren. In augustus 2017, de door de National Science Foundation gefinancierde Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory (LIGO) en andere telescopen op de grond hebben een dergelijke botsing van neutronensterren gedetecteerd tijdens het creëren van de zwaarste elementen. Maar het zien van slechts één gebeurtenis vertelt astronomen niet waar de meeste van deze materialen in sterrenstelsels zijn gemaakt.

Om te kijken naar de productie van zware elementen in sterrenstelsels als geheel, de Caltech-onderzoekers bestudeerden verschillende nabijgelegen dwergsterrenstelsels met behulp van het W. M. Keck Observatory op Maunakea op Hawaï. Hoewel onze Melkweg voor zover sterrenstelsels als ongeveer gemiddeld in grootte wordt beschouwd, deze dwergstelsels, die rond de Melkweg draaien, heb er ongeveer 100, 000 keer minder massa in sterren dan de Melkweg. De wetenschappers keken wanneer de zwaarste elementen in de sterrenstelsels werden gemaakt. Magnetorotationele supernova's komen vaak heel vroeg in het heelal voor, terwijl fusies van neutronensterren later plaatsvinden.

De resultaten van de studie, ingediend voor publicatie in The Astrophysical Journal en gepresenteerd op een persconferentie op de 232e bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Denver, nieuw bewijs leveren dat de dominante bronnen van het r-proces in dwergstelsels zich op een relatief lange tijdschaal voordoen - dat wil zeggen, ze zijn later in de geschiedenis van ons universum gemaakt. Het is deze vertraging in de productie van zware elementen die fusies van neutronensterren als de belangrijkste bron van het materiaal identificeert.

Caltech-assistent-professor astronomie en co-auteur van deze studie, Evan Kirby, legt uit:"Deze studie is gebaseerd op het concept van galactische archeologie, die de elementen gebruikt die tegenwoordig in sterren aanwezig zijn om bewijs op te graven van de geschiedenis van de elementproductie in sterrenstelsels. specifiek, door de verhouding van elementen in sterren met verschillende leeftijden te meten, kunnen we zeggen wanneer deze elementen in de melkweg zijn ontstaan."

Astronomen bestuderen vaak dwergstelsels als een manier om meer te weten te komen over sterrenstelsels in het algemeen. Omdat deze sterrenstelsels klein zijn, ze hebben minder gecompliceerde geschiedenissen die gemakkelijker te lezen zijn dan hun grotere tegenhangers.

"In tegenstelling tot de Melkweg, die in de loop van zijn geschiedenis sterren uit andere sterrenstelsels heeft gegrepen, deze dwergstelsels werden geïsoleerd toen hun sterren werden geboren, waardoor galactische archeologie de opbouw van r-proceselementen in de loop van de tijd duidelijk kan volgen, ", zegt Caltech-afgestudeerde student en hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, Gina Duggan. "Dit biedt voor het eerst een belangrijke aanwijzing voor de tijdschaal van de dominante bron van r-procesproductie in het universum."