Astronomen hebben een doorbraak geforceerd in het begrijpen van de chemische samenstelling van enkele van de oudste sterren in het universum. Lange tijd vormde de aanwezigheid van strontium in deze sterren een raadsel, aangezien de waargenomen hoeveelheden niet overeenkwamen met de bestaande theoretische modellen. Recente laboratoriumtests hebben nu een verklaring geboden voor deze afwijking.
De vorming van zware elementen, variërend van calcium tot goud, vindt plaats in de kernen van sterren. Volgens berichtgeving van universetoday.com is er in een publicatie in Nature Communications Physics uitgelegd hoe een specifiek radioactief isotoop verantwoordelijk is voor de ongebruikelijke strontiumwaarden. Het onderzoek werd geleid door Caley M. Harris van de Michigan State University.
Binnen de astrofysica worden elementen zwaarder dan helium door wetenschappers als 'metalen' geclassificeerd. De creatie hiervan verloopt doorgaans via twee bekende wegen: het trage 's-proces' in stervende sterren en het snelle 'r-proces' tijdens gewelddadige gebeurtenissen zoals supernovae. Wanneer onderzoekers echter keken naar Carbon-Enhanced Metal-Poor (CEMP) sterren — objecten die kort na het ontstaan van het universum ontstonden — bleken deze processen onvoldoende om de elementaire verhoudingen te verklaren.
Om dit gat te dichten, werd het 'i-proces' (intermediate neutron-capture proces) voorgesteld. Hoewel dit model veel waarnemingen beter kon verklaren, bleef de hoeveelheid strontium in de praktijk veel hoger dan de simulaties voorspelden. De sleutel tot dit probleem bleek te liggen bij Krypton-88, een uiterst onstabiel element met een halfwaardetijd van slechts 2,8 uur. Zoals beschreven door , kan dit isotoop twee verschillende paden volgen: het kan een neutron absorberen om Krypton-89 te worden, of het kan via bètaverval transformeren naar Rubidium-88 en vervolgens naar Strontium-88.
Tot voor kort was de exacte snelheid waarmee Krypton-88 neutronen absorbeert onbekend. Wetenschappers vertrouwden op schattingen in hun modellen, maar de astronomische data suggereerden dat deze aannames niet klopten. Om dit te verifiëren, voerden onderzoekers complexe laboratoriumexperimenten uit om de neutronenvangst van dit kortlevende element nauwkeurig te meten.
Door deze nieuwe experimentele data in hun modellen te integreren, konden de wetenschappers de kloof tussen theorie en waarneming eindelijk overbruggen. In een analyse van wordt benadrukt dat deze ontdekking niet alleen de chemie van CEMP-sterren verduidelijkt, maar ook een breder inzicht geeft in de nucleosynthese in het vroege universum. Het bewijst dat minuscule variaties in de interactie van kortlevende isotopen een significante invloed hebben op de uiteindelijke samenstelling van sterren.
Deze resultaten onderstrepen het belang van de synergie tussen theoretische astronomie en praktisch laboratoriumonderzoek. Zonder de mogelijkheid om kortstondige radioactieve processen in een gecontroleerde omgeving te meten, zouden de afwijkingen in de vroege sterren onverklaard zijn gebleven. Volgens de rapportage van biedt dit onderzoek daarmee een fundamenteler begrip van hoe de bouwstenen van ons universum zijn verspreid.