Los científicos de Caltech han encontrado, por primera vez, que los pares de estrellas de neutrones fusionados —los núcleos quemados de las estrellas que han explotado— crean la mayoría de los elementos pesados ​​en las pequeñas galaxias "enanas". Elementos pesados, como la plata y el oro, son clave para la formación de planetas e incluso para la vida misma. Al estudiar estas galaxias enanas, los investigadores esperan aprender más sobre las fuentes primarias de elementos pesados ​​de todo el universo.

El origen de la mayoría de los elementos más pesados ​​de la tabla periódica, incluido el 95 por ciento de todo el oro en la Tierra, se ha debatido durante décadas. Ahora se sabe que los elementos más pesados ​​se crean cuando los núcleos de los átomos en las estrellas capturan partículas llamadas neutrones. Para la mayoría de las estrellas antiguas, incluidos los que residen en las galaxias enanas en este estudio, el proceso ocurre rápidamente y, por lo tanto, se denomina "proceso r, "donde la" r "significa rápido.

Hay dos sitios favorecidos donde se teoriza que ocurra el proceso r. El primer sitio potencial es un tipo raro de explosión estelar, o supernova, que produce grandes campos magnéticos, una supernova magnetorrotacional. El segundo sitio está en la fusión, o colisión, de dos estrellas de neutrones. En agosto de 2017, el Observatorio de ondas gravitacionales de interferometría láser (LIGO), financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, y otros telescopios terrestres detectaron una de esas colisiones de estrellas de neutrones en el acto de crear los elementos más pesados. Pero presenciar un solo evento no les dice a los astrónomos dónde se crean la mayoría de estos materiales en las galaxias.

Para observar la producción de elementos pesados ​​en las galaxias en su conjunto, los investigadores de Caltech estudiaron varias galaxias enanas cercanas utilizando el Observatorio W. M. Keck en Maunakea en Hawai. Si bien nuestra Vía Láctea se considera de tamaño medio en lo que respecta a las galaxias, estas galaxias enanas, que orbitan alrededor de la Vía Láctea, tener alrededor de 100, 000 veces menos masa en estrellas que la Vía Láctea. Los científicos observaron cuándo se formaron los elementos más pesados ​​de las galaxias. Las supernovas magnetorrotacionales tienden a ocurrir muy temprano en el universo, mientras que las fusiones de estrellas de neutrones ocurren más tarde.

Los resultados del estudio, presentado para su publicación en The Astrophysical Journaland presentado en una conferencia de prensa en la 232a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) en Denver, proporcionan nueva evidencia de que las fuentes dominantes del proceso r en las galaxias enanas ocurren en una escala de tiempo relativamente larga, es decir, fueron creados más tarde en la historia de nuestro universo. Es este retraso en la producción de elementos pesados ​​lo que identifica a las fusiones de estrellas de neutrones como la principal fuente del material.

Profesor asistente de astronomía de Caltech y coautor de este estudio, Evan Kirby, explica:"Este estudio se basa en el concepto de arqueología galáctica, que utiliza los elementos presentes en las estrellas hoy para 'desenterrar' evidencia de la historia de la producción de elementos en las galaxias. Específicamente, midiendo la proporción de elementos en estrellas con diferentes edades, podemos decir cuándo se crearon estos elementos en la galaxia ".

Los astrónomos a menudo estudian las galaxias enanas como una forma de aprender sobre las galaxias en general. Debido a que estas galaxias son pequeñas, tienen historias menos complicadas que son más fáciles de leer que sus contrapartes más grandes.

"A diferencia de la Vía Láctea, que ha tomado estrellas de otras galaxias a lo largo de su historia, estas galaxias enanas estaban aisladas cuando nacieron sus estrellas, permitir que la arqueología galáctica rastree claramente la acumulación de elementos del proceso r a lo largo del tiempo, "dice el estudiante graduado de Caltech y autor principal de la nueva investigación, Gina Duggan. "Esto proporciona una pista importante para la escala de tiempo de la fuente dominante de producción de procesos r en todo el universo por primera vez".