À mesure que les galaxies vieillissent, certains de leurs éléments chimiques de base peuvent également montrer des signes de vieillissement. Ce processus de vieillissement peut être vu comme certains atomes « prennent un peu de poids, " ce qui signifie qu'ils se transforment en isotopes plus lourds - des atomes avec des neutrons supplémentaires dans leurs noyaux.

Étonnamment, de nouveaux relevés de la Voie lactée avec le télescope Green Bank (GBT) de la National Science Foundation (NSF) en Virginie-Occidentale, n'a trouvé aucune telle tendance au vieillissement pour l'élément silicium, un élément fondamental des roches dans tout notre système solaire. Cette apparence "sans âge" peut signifier que la Voie Lactée est plus efficace pour mélanger son contenu qu'on ne le pensait auparavant, masquant ainsi les signes révélateurs du vieillissement chimique.

Lorsque les étoiles massives de première génération dans les jeunes galaxies finissent leur vie en tant que violentes supernovas, ils remplissent le cosmos d'isotopes dits primaires - des éléments comme l'oxygène, carbone, et le silicium avec un équilibre de neutrons et de protons dans leurs noyaux.

"Les étoiles massives sont les chaudrons dans lesquels sont fabriqués des éléments lourds comme le silicium, " a déclaré Ed Young, scientifique à l'Université de Californie à Los Angeles et auteur d'une étude publiée dans le Journal d'astrophysique . "Les étoiles de première génération fabriquent du silicium 28, un isotope avec 14 protons et 14 neutrons dans son noyau. Sur des milliards d'années, les générations ultérieures d'étoiles sont capables de créer les isotopes 29 et 30 plus lourds du silicium. Lorsque ces étoiles de dernière génération explosent en supernova, les isotopes les plus lourds sont projetés dans le milieu interstellaire, modifiant subtilement le profil chimique de la galaxie."

Les astronomes ne peuvent pas mesurer directement ces changements chimiques à long terme. Ils peuvent, cependant, faire la meilleure chose suivante :mesurer la maturation apparente des isotopes de la périphérie de notre galaxie vers son centre.

Comme il y a une plus grande concentration d'étoiles à mesure que vous vous rapprochez du centre de la Voie lactée, y compris les étoiles massives qui finissent leur vie en tant que supernovas, les astronomes s'attendent à y trouver un plus grand pourcentage d'isotopes plus lourds parmi les éléments.

Des études antérieures au radiotélescope sur les atomes de carbone et d'oxygène dans la Voie lactée ont fourni des indications qu'il y a en fait une progression constante des isotopes légers aux isotopes lourds à mesure que vous vous rapprochez du centre galactique.

Nuages ​​interstellaires intermédiaires, cependant, ont rendu ces observations difficiles et les résultats n'ont pas été concluants.

"Il y avait des indices alléchants dans des études antérieures que les rapports isotopiques du carbone et de l'oxygène ont changé comme prévu. Mais il était difficile de rendre compte de la matière dans le milieu interstellaire, nous n'étions donc pas certains de la fiabilité de ces données, " dit Young. " Le silicium, tel que détecté dans les molécules de monoxyde de silicium, possède une signature spectrale qui facilite grandement la prise en compte de la poussière et du gaz dans notre galaxie. Nous avons donc dû faire moins d'hypothèses que nécessaire pour les relevés effectués pour l'oxygène et le carbone."

En utilisant le 100 mètres GBT, les astronomes ont arpenté de vastes étendues de la Voie lactée, en partant de la région proche de notre soleil, puis en se déplaçant jusqu'au centre galactique. Dans chaque région, ils ont sondé les spectres radio émis naturellement par les molécules de monoxyde de silicium. Les différences dans les isotopes du silicium seraient considérées comme des changements subtils dans les spectres radio.

Contrairement à leurs attentes, les chercheurs n'ont trouvé aucun des gradients attendus dans les rapports isotopiques.

"Il n'y avait aucune preuve d'un gradient, " dit Nathaniel Monson, membre de l'équipe de recherche et étudiant diplômé de l'UCLA. "C'était un peu surprenant. Nous devrons peut-être réévaluer ce que nous pensons savoir sur notre galaxie."

Ces données peuvent signifier que la Voie lactée est remarquablement efficace pour mélanger sa matière, les molécules et les atomes en circulation du centre galactique vers les bras spiraux de la galaxie et le dos. Il est également possible que les supernovas de type 1a - qui se forment dans des systèmes binaires lorsqu'une étoile naine blanche vole trop de matière à son compagnon et explose - produisent une surabondance de Si 28 plus tard dans la durée de vie d'une galaxie.

Si les relevés ultérieurs du carbone et de l'oxygène sont mieux à même de rendre compte des incertitudes passées et montrent le même manque de gradient, cela indiquerait que le mélange est le scénario le plus probable.

"Il y a beaucoup de choses sur la galaxie que nous ne comprenons pas encore, " a conclu Young. " Il est possible que d'autres études avec le GBT nous en apprennent un peu plus sur la Voie lactée. "