Europium est la clé pour comprendre la formation des éléments lourds par le procédé de capture rapide de neutrons, le soi-disant r-processus. Ceci est crucial à la fois pour la formation de la moitié des éléments plus lourds que le fer et pour l'abondance totale du thorium et de l'uranium dans l'univers. Le groupe EUROPIUM a combiné des simulations astrophysiques théoriques avec des observations des étoiles les plus anciennes de notre Galaxie et des galaxies naines. Ces derniers sont petits, galaxies dominées par la matière noire en orbite autour de notre Galaxie. Les galaxies naines sont d'excellents objets de test pour étudier le processus r, comme certaines des plus anciennes étoiles pauvres en métal, ceux qui existent depuis 10 à 13 milliards d'années, ont montré une surabondance d'éléments de processus r. Des études ont même postulé qu'un seul événement riche en neutrons pourrait être responsable de cet enrichissement dans les plus petites galaxies naines.

Avec leur découverte, les chercheurs de Darmstadt et de Heidelberg ont réussi à déterminer la plus forte teneur en europium jamais observée — et ils ont créé un nouveau nom pour ces étoiles :« europium stars ». Ces étoiles appartiennent à la galaxie naine Fornax, une galaxie sphéroïdale naine avec un contenu stellaire élevé. Dans leur publication, le groupe rapporte également la toute première observation de lutétium dans une galaxie naine et le plus grand échantillon de zirconium observé.

Les "étoiles de l'europium" de Fornax sont nées peu après une production explosive d'éléments lourds. Sur la base de la forte abondance de métaux stellaires, l'événement extrême du processus r doit s'être produit il y a quatre à cinq milliards d'années. C'est une découverte très rare, car la plupart des étoiles riches en europium sont beaucoup plus anciennes. Par conséquent, Les étoiles à europium donnent un aperçu de l'origine des éléments de l'univers à une époque très précise et tardive.

Les éléments lourds sont formés par le processus r dans la fusion de deux étoiles à neutrons ou dans l'extrémité explosive d'étoiles massives avec de forts champs magnétiques. Le groupe EUROPIUM a analysé ces deux événements de haute énergie et réalisé des études détaillées de la production d'éléments dans ces environnements. Cependant, en raison des incertitudes encore importantes dans les données de physique nucléaire, il n'est pas possible d'attribuer sans ambiguïté les éléments lourds des "étoiles europium" à l'un de ces environnements astrophysiques. Les futures expériences dans le nouveau centre d'accélérateurs FAIR au GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung à Darmstadt réduiront considérablement ces incertitudes.

En outre, le nouveau projet de cluster de Hesse ELEMENTS, dont le professeur Arcones est chercheur principal, combinera de manière unique des simulations de fusion d'étoiles à neutrons, calculs de nucléosynthèse avec les dernières informations expérimentales et observations pour enquêter sur la question de longue date :où et comment les éléments lourds sont-ils produits dans l'univers ?