Van de negen heldere sterren die bestudeerd zijn in Reticulum II bevatten drie ervan opvallend veel barium – typisch een element dat via snelle neutronenvangst geproduceerd wordt. Credit: Background image is courtesy of Dark Energy Survey/Fermilab. Foreground image is courtesy of Alexander Ji, Anna Frebel, Anirudh Chiti, and Josh Simon.
De lichtste elementen van het periodiek systeem zijn vlak na de oerknal geproduceerd. Zwaardere elementen zijn door sterren gesmeed, door middel van kernfusie én door middel van catastrofale explosies. Maar waar komen de allerzwaarste elementen, zoals goud en lood, eigenlijk vandaan? Astronomen zijn het al zestig jaar niet met elkaar eens.Nu heeft een recent ontdekt mini-sterrenstelsel echter schot in de zaak gebracht. Dit sterrenstelsel staat bekend als Reticulum II en is een zogenaamde “ultra faint dwarf galaxy“. Dit soort sterrenstelsels zijn belangrijk, want ze vormen relieken uit de begintijd van het universum. De sterren in dit soort stelsels hebben een eenvoudige chemische opmaak en kunnen dus gebruikt worden om processen uit het vroege universum te reconstrueren, inclusief het ontstaan van de elementen.Veel elementen ontstaan door kernfusie in het inwendige van sterren, waarbij twee atomen met elkaar fuseren en hierbij veel energie produceren. Het resultaat is dan een ander, zwaarder, atoom. Alle elementen zwaarder dan zink ontstaan echter op een andere manier, door een proces dat neutronenvangst genoemd wordt. Hierbij krijgt een atoomkern plotseling een aantal neutronen erbij, die vervolgens vervallen tot protonen. Het resultaat is dan een ander, zwaarder, atoom. Hoewel het proces van neutronenvangst een langzaam en geleidelijk proces kan zijn, vermoeden astronomen dat het proces meestal heel snel verloopt, binnen een paar seconden! Maar wat voor gewelddadige gebeurtenis is verantwoordelijk voor supersnelle neutronenvangst (“rapid neutron capture“)? Voorheen dachten astronomen dat supernovae de “boosdoener” zouden zijn, maar onderzoek naar Reticulum II heeft dit op losse schroeven gezet. Het blijkt namelijk dat zeven heldere sterren in dit sterrenstelsel veel meer elementen bevatten die door snelle neutronenvangst ontstaan zijn (zoals barium en platina) dan welk dwergstelsel dan ook. Dat betekent dat die elementen ontstaan moeten zijn door een proces dat niet alleen gewelddadig is, maar ook vrij zeldzaam.In dat geval vallen supernovae buiten de boot, want die komen relatief veel vaker voor. Hierdoor blijft maar één optie over: het samensmelten van neutronensterren (de dichte restanten van massieve sterren die supernova gegaan zijn). Dat is namelijk het enige bekende proces naast supernovae waarbij volgens modellen rapid neutron capture kan plaatsvinden. Dat betekent dat veel (zo niet alle) goud en platina op onze aardkloot op soortgelijke wijze ontstaan moet zijn. Bron: Phys.org.
