Europium-stjerner i dværggalaksen Fornax giver ny indsigt i grundstoffernes oprindelse

Europium er nøglen til at forstå dannelsen af ​​de tunge grundstoffer ved den hurtige neutronfangstproces, den såkaldte r-proces. Dette er afgørende både for dannelsen af ​​halvdelen af ​​de grundstoffer, der er tungere end jern, og for den samlede overflod af thorium og uran i universet. EUROPIUM-gruppen har kombineret teoretiske astrofysiske simuleringer med observationer af de ældste stjerner i vores galakse og i dværggalakser. Sidstnævnte er små, mørkt stof dominerede galakser, der kredser om vores galakse. Dværggalakser er fremragende testobjekter til at studere r-processen, som nogle af de ældste metalfattige stjerner, dem, der har eksisteret i 10 til 13 milliarder år, har udvist en overflod af r-proces elementer. Undersøgelser har endda postuleret, at kun en enkelt neutronrig begivenhed kunne være ansvarlig for denne berigelse i de mindste dværggalakser.

Med deres opdagelse, det er lykkedes forskerne i Darmstadt og Heidelberg at bestemme det højeste europiumindhold, der nogensinde er observeret – og de har skabt et nyt navn for disse stjerner:"europium-stjerner". Disse stjerner tilhører dværggalaksen Fornax - en dværg sfæroid galakse med et højt stjerneindhold. I deres udgivelse, gruppen rapporterer også om den første observation nogensinde af lutetium i en dværggalakse og den største prøve af observeret zirconium.

"Europium-stjernerne" i Fornax blev født kort efter en eksplosiv produktion af tunge grundstoffer. Baseret på den høje stjernemetalloverflod, den ekstreme r-proceshændelse må have fundet sted så sent som for fire til fem milliarder år siden. Dette er et meget sjældent fund, da de fleste europium-rige stjerner er meget ældre. Derfor, europium stjerner giver indsigt i oprindelsen af ​​grundstoffer i universet på et meget specifikt og sent tidspunkt.

Tunge grundstoffer dannes af r-processen i sammensmeltningen af ​​to neutronstjerner eller i den eksplosive ende af massive stjerner med stærke magnetfelter. EUROPIUM-gruppen har analyseret disse to højenergibegivenheder og udført detaljerede undersøgelser af elementproduktion i disse miljøer. Imidlertid, på grund af de stadig store usikkerheder i de nukleare fysikdata, det er ikke muligt entydigt at henføre de tunge grundstoffer i "europium-stjernerne" til et af disse astrofysiske miljøer. Fremtidige eksperimenter i det nye acceleratorcenter FAIR ved GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung i Darmstadt vil reducere disse usikkerheder markant.

Ud over, det nye hessiske klyngeprojekt ELEMENTS, hvor professor Arcones er hovedforsker, vil unikt kombinere simuleringer af neutronstjernefusion, nukleosynteseberegninger med den seneste eksperimentelle information og observationer for at undersøge det langvarige spørgsmål:Hvor og hvordan produceres tunge grundstoffer i universet?