Gli scienziati del Caltech hanno scoperto, per la prima volta, che la fusione di coppie di stelle di neutroni - i nuclei bruciati di stelle che sono esplose - crea la maggior parte degli elementi pesanti nelle piccole galassie "nane". elementi pesanti, come argento e oro, sono fondamentali per la formazione del pianeta e persino per la vita stessa. Studiando queste galassie nane, i ricercatori sperano di saperne di più sulle fonti primarie di elementi pesanti per l'intero universo.

L'origine della maggior parte degli elementi più pesanti della tavola periodica, compreso il 95% di tutto l'oro sulla Terra, si discute da decenni. È ormai noto che gli elementi più pesanti vengono creati quando i nuclei degli atomi nelle stelle catturano particelle chiamate neutroni. Per la maggior parte delle vecchie stelle, compresi quelli che risiedono nelle galassie nane in questo studio, il processo avviene rapidamente ed è quindi chiamato un "r-processo, " dove la "r" sta per rapido.

Ci sono due siti preferiti in cui si teorizza che si verifichi il processo r. Il primo potenziale sito è un raro tipo di esplosione stellare, o supernova, che produce grandi campi magnetici, una supernova magnetorotazionale. Il secondo sito è alla fusione, o collisione, di due stelle di neutroni. Ad agosto 2017, il LIGO (Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory), finanziato dalla National Science Foundation, e altri telescopi terrestri hanno rilevato una di queste collisioni di stelle di neutroni nell'atto di creare gli elementi più pesanti. Ma assistere a un solo evento non dice agli astronomi dove la maggior parte di questi materiali viene creata nelle galassie.

Per esaminare la produzione di elementi pesanti nelle galassie nel loro insieme, i ricercatori del Caltech hanno studiato diverse galassie nane vicine utilizzando l'Osservatorio W. M. Keck a Maunakea alle Hawaii. Mentre la nostra Via Lattea è considerata di dimensioni medie per quanto riguarda le galassie, queste galassie nane, che orbitano intorno alla Via Lattea, avere circa 100, 000 volte meno massa nelle stelle rispetto alla Via Lattea. Gli scienziati hanno esaminato quando sono stati realizzati gli elementi più pesanti nelle galassie. Le supernove magnetorotazionali tendono a manifestarsi molto presto nell'universo, mentre le fusioni di stelle di neutroni avvengono più tardi.

I risultati dello studio, presentato per la pubblicazione su The Astrophysical Journale presentato in una conferenza stampa al 232° meeting dell'American Astronomical Society (AAS) a Denver, fornire nuove prove che le fonti dominanti del processo r nelle galassie nane si verificano su una scala temporale relativamente lunga, ovvero sono stati creati più tardi nella storia del nostro universo. È questo ritardo nella produzione di elementi pesanti che identifica le fusioni di stelle di neutroni come la principale fonte del materiale.

assistente professore di astronomia del Caltech e coautore di questo studio, Evan Kirby, spiega:"Questo studio si basa sul concetto di archeologia galattica, che utilizza gli elementi presenti oggi nelle stelle per "scavare" prove della storia della produzione di elementi nelle galassie. Nello specifico, misurando il rapporto degli elementi nelle stelle con età diverse siamo in grado di dire quando questi elementi sono stati creati nella galassia."

Gli astronomi spesso studiano le galassie nane come un modo per conoscere le galassie in generale. Poiché queste galassie sono piccole, hanno storie meno complicate che sono più facili da leggere rispetto alle loro controparti più grandi.

"A differenza della Via Lattea, che ha catturato stelle da altre galassie nel corso della sua storia, queste galassie nane furono isolate quando nacquero le loro stelle, consentendo all'archeologia galattica di tracciare chiaramente l'accumulo di elementi del processo r nel tempo, ", afferma lo studente laureato Caltech e autore principale della nuova ricerca, Gina Duggan."Questo fornisce per la prima volta un indizio importante per la scala temporale della fonte dominante di produzione del processo r in tutto l'universo."