Les scientifiques de Caltech ont découvert, pour la première fois, que la fusion de paires d'étoiles à neutrons - les noyaux brûlés d'étoiles qui ont explosé - crée la majorité des éléments lourds dans les petites galaxies « naines ». éléments lourds, comme l'argent et l'or, sont la clé de la formation de la planète et même de la vie elle-même. En étudiant ces galaxies naines, les chercheurs espèrent en savoir plus sur les principales sources d'éléments lourds pour l'univers entier.

L'origine de la plupart des éléments les plus lourds du tableau périodique, dont 95 pour cent de tout l'or sur Terre, fait débat depuis des décennies. On sait maintenant que les éléments les plus lourds sont créés lorsque les noyaux des atomes des étoiles capturent des particules appelées neutrons. Pour la plupart des vieilles étoiles, y compris celles résidant dans les galaxies naines de cette étude, le processus se déroule rapidement et est donc appelé un "processus r, " où le " r " signifie rapide.

Il existe deux sites privilégiés où le processus r est théorisé pour se produire. Le premier site potentiel est un type rare d'explosion stellaire, ou supernova, qui produit de grands champs magnétiques, une supernova magnéto-rotative. Le deuxième site est à la fusion, ou collision, de deux étoiles à neutrons. En août 2017, le Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory (LIGO) financé par la National Science Foundation et d'autres télescopes au sol ont détecté une telle collision d'étoiles à neutrons en créant les éléments les plus lourds. Mais assister à un seul événement ne dit pas aux astronomes où la majorité de ces matériaux sont créés dans les galaxies.

Pour examiner la production d'éléments lourds dans les galaxies dans leur ensemble, les chercheurs de Caltech ont étudié plusieurs galaxies naines voisines à l'aide de l'observatoire W. M. Keck de Maunakea à Hawaï. Alors que notre Voie lactée est considérée comme de taille moyenne en ce qui concerne les galaxies, ces galaxies naines, qui orbitent autour de la Voie lactée, avoir environ 100, 000 fois moins de masse d'étoiles que la Voie Lactée. Les scientifiques ont regardé quand les éléments les plus lourds des galaxies ont été fabriqués. Les supernovas magnéto-rotatives ont tendance à se produire très tôt dans l'univers, tandis que les fusions d'étoiles à neutrons se produisent plus tard.

Les résultats de l'étude, soumis pour publication dans The Astrophysical Journal et présenté lors d'une conférence de presse à la 232e réunion de l'American Astronomical Society (AAS) à Denver, fournir de nouvelles preuves que les sources dominantes du processus r dans les galaxies naines se produisent sur une échelle de temps relativement longue, c'est-à-dire ils ont été créés plus tard dans l'histoire de notre univers. C'est ce retard dans la production d'éléments lourds qui identifie les fusions d'étoiles à neutrons comme la principale source de matière.

Professeur assistant d'astronomie Caltech et co-auteur de cette étude, Evan Kirby, explique :« Cette étude est basée sur le concept d'archéologie galactique, qui utilise les éléments présents dans les étoiles aujourd'hui pour « déterrer » des preuves de l'histoire de la production d'éléments dans les galaxies. Spécifiquement, en mesurant le rapport des éléments dans les étoiles d'âges différents, nous sommes en mesure de dire quand ces éléments ont été créés dans la galaxie."

Les astronomes étudient souvent les galaxies naines pour en savoir plus sur les galaxies en général. Parce que ces galaxies sont petites, ils ont des histoires moins compliquées et plus faciles à lire que leurs homologues plus gros.

"Contrairement à la Voie lactée, qui a attrapé des étoiles d'autres galaxies tout au long de son histoire, ces galaxies naines ont été isolées à la naissance de leurs étoiles, permettant à l'archéologie galactique de suivre clairement l'accumulation d'éléments r-process au fil du temps, " déclare l'étudiant diplômé de Caltech et auteur principal de la nouvelle recherche, Gina Duggan : « Cela fournit pour la première fois un indice important sur l'échelle de temps de la source dominante de production de processus r dans l'univers. »