Les simulations d'une galaxie naine par les astrophysiciens de RIKEN ont révélé les divers processus par lesquels des métaux modérément lourds tels que le strontium sont créés. Ils ont découvert qu'au moins quatre types d'étoiles sont nécessaires pour expliquer l'abondance observée de ces métaux dans les galaxies naines.

Les étoiles sont les alchimistes du cosmos. De nombreux éléments plus légers du tableau périodique sont générés par fusion nucléaire dans les étoiles, par exemple. Mais les origines de certains éléments plus lourds sont plus mystérieuses.

Les réactions de fusion peuvent rendre des éléments aussi lourds que le fer et le nickel, tandis que des éléments encore plus lourds sont créés lorsque les noyaux capturent des neutrons supplémentaires. Des conditions extrêmes, comme celles d'une supernova ou d'une fusion entre deux étoiles à neutrons, piloter le processus rapide de capture de neutrons (processus r). En revanche, le processus lent de capture de neutrons (processus s) se produit plus progressivement, par exemple dans les étoiles à branches géantes dites asymptotiques en fin de vie. Chaque processus et chaque environnement génère un mélange différent d'éléments lourds.

Les métaux forgés dans ces processus sont finalement éjectés dans l'espace à mesure que l'étoile meurt et peuvent être incorporés dans de nouvelles étoiles. Le suivi de la distribution de ces éléments hérités peut aider à comprendre comment ils ont été fabriqués.

Strontium, par exemple, est l'un des éléments les plus légers créés dans le processus r. Certaines étoiles des galaxies naines proches de la Voie lactée ont des rapports strontium/baryum anormalement élevés, ce qui suggère qu'ils sont produits dans des environnements différents.

Pour examiner la provenance de ce strontium, Yutaka Hirai du RIKEN Center for Computational Science et deux collègues ont simulé une galaxie naine avec une distribution de métaux similaire à celle observée dans les galaxies naines voisines. Ensuite, ils ont examiné quels processus stellaires ont conduit à l'enrichissement en strontium.

Les chercheurs ont découvert que les fusions d'étoiles à neutrons et les étoiles à branches géantes asymptotiques ne pouvaient pas expliquer tout l'enrichissement en strontium dans leur simulation. Une partie de l'enrichissement provenait d'étoiles massives en rotation, où le mélange de matériaux à l'intérieur de l'étoile peut générer des neutrons pour une forme particulière de processus s.

"Mais notre découverte la plus importante est que les éjectas des supernovae à capture d'électrons peuvent former des étoiles avec des rapports strontium/baryum fortement améliorés, " dit Hirai. " Une explosion de supernova à capture d'électrons devrait se produire dans la gamme de masse la plus basse des étoiles massives, huit à dix fois la masse du Soleil." Ces étoiles sont remarquables pour avoir des noyaux riches en oxygène, néon et magnésium.

L'équipe de Hirai entend maintenant effectuer une comparaison plus détaillée entre les simulations et les observations des abondances élémentaires d'étoiles dans et autour de la Voie lactée.