Simulering af dværggalakse afslører forskellige ruter for strontiumberigelse

Simuleringer af en dværggalakse af RIKEN-astrofysikere har afsløret de forskellige processer, hvorved moderat tungmetaller som strontium fødes. De har fundet ud af, at der er brug for mindst fire slags stjerner for at forklare den observerede mængde af disse metaller i dværggalakser.

Stjerner er alkymister i kosmos. Mange af de lettere grundstoffer i det periodiske system er genereret af kernefusion i stjerner, for eksempel. Men oprindelsen af ​​nogle tungere elementer er mere mystisk.

Fusionsreaktioner kan gøre grundstoffer så tunge som jern og nikkel, mens endnu tungere grundstoffer skabes, når kerner fanger ekstra neutroner. ekstreme forhold, såsom dem i en supernova eller en fusion mellem to neutronstjerner, drive den hurtige neutronindfangningsproces (r-proces). I modsætning, den langsomme neutronindfangningsproces (s-proces) sker mere gradvist, for eksempel i såkaldte asymptotiske kæmpegrenstjerner i slutningen af ​​deres liv. Hver proces – og hvert miljø – genererer en anden blanding af tunge elementer.

Metallerne, der er smedet i disse processer, bliver til sidst slynget ud i rummet, når stjernen dør og kan blive inkorporeret i nye stjerner. Sporing af fordelingen af ​​disse nedarvede elementer kan hjælpe med at forstå, hvordan de blev lavet.

Strontium, for eksempel, er et af de letteste elementer skabt i r-processen. Nogle stjerner i dværggalakser tæt på Mælkevejen har usædvanligt høje strontium-til-barium-forhold, hvilket tyder på, at de bliver produceret i forskellige miljøer.

For at undersøge herkomsten af ​​dette strontium, Yutaka Hirai ved RIKEN Center for Computational Science og to kolleger simulerede en dværggalakse med en lignende fordeling af metaller som dem, der blev observeret i nærliggende dværggalakser. Derefter så de på, hvilke stjerneprocesser der førte til strontiumberigelse.

Forskerne fandt ud af, at neutronstjernefusioner og asymptotiske gigantiske grenstjerner ikke kunne forklare hele strontiumberigelsen i deres simulering. Noget af berigelsen kom fra roterende massive stjerner, hvor blandingen af ​​materialer inde i stjernen kan generere neutroner til en bestemt form for s-proces.

"Men vores vigtigste opdagelse er, at udstødninger fra elektronindfangede supernovaer kan danne stjerner med stærkt forbedrede strontium-til-barium-forhold, " siger Hirai. "En supernovaeksplosion med elektronindfangning forventes at forekomme i det laveste masseområde af massive stjerner, otte til ti gange Solens masse." Disse stjerner er kendte for at have kerner rige på ilt, neon og magnesium.

Hirais team har nu til hensigt at udføre en mere detaljeret sammenligning mellem simuleringer og observationer af de elementære overflod af stjerner i og omkring Mælkevejen.