Une seule fusion d'étoiles à neutrons peut produire jusqu'à 8 x 10 22 tonnes d'or. L'effet total de ces événements astronomiques peut expliquer la composition chimique de toute notre galaxie. Les astrophysiciens sont arrivés à cette conclusion après avoir analysé les éléments lourds obtenus à la suite de telles fusions. La principale source de nouvelles données est la première rafale d'ondes gravitationnelles enregistrée de manière fiable GW170817. L'étude est publiée dans The Astrophysical Journal.
La composition originale de l'Univers ne comprenait que de l'hydrogène et de l'hélium avec de petites impuretés. Les éléments jusqu'au groupe du fer se forment à l'intérieur des étoiles ordinaires au cours de la fusion thermonucléaire. Pour les noyaux plus lourds, ce processus devient énergétiquement défavorable; par conséquent, ils sont formés à la suite de la capture de neutrons et de la désintégration β ultérieure.
Il existe deux types de capture de neutrons: lente (processus s) et rapide (processus r). Avec l'aide du premier, il est possible d'obtenir des noyaux stables ou à longue durée de vie, dont la demi-vie est beaucoup plus longue que le temps caractéristique d'absorption du neutron suivant. Le résultat peut être des éléments tels que le plomb, le bismuth et le polonium. En raison d'une capture rapide, d'autres éléments peuvent également se former, car les noyaux n'ont pas le temps de se désintégrer, mais absorbent le neutron suivant ou même plusieurs à la fois. En conséquence, le processus r ne se produit que sous la condition d'une concentration très élevée de neutrons libres. C'est ainsi qu'apparaissent des éléments tels que l'or et l'europium.
Pendant longtemps, les astrophysiciens se disputent quand le processus r se produit. Certains sont enclins aux explosions de supernova, d'autres à la fusion d'étoiles à neutrons. Dans un nouveau travail, les scientifiques ont découvert s'il était possible d'expliquer la quantité d'éléments lourds observés dans la galaxie par la fusion d'étoiles à neutrons. En raison du fait que récemment, pour la première fois, a incontestablement découvert un tel événement, les scientifiques ont pu estimer approximativement la fréquence de ces phénomènes. Il s'est avéré être égal à 320-4740 pièces par gigaparsec cube par an.
Une telle fusion devrait conduire à l'apparition d'une quantité d'europium égale à 1 à 5 masses terrestres (une masse terrestre représente environ 5,97 x 1021 tonnes) et 3 à 13 masses terrestres sous forme d'or. Si l'événement GW170817 est une fusion typique d'étoiles à neutrons, les auteurs concluent que ce sont précisément ces phénomènes qui peuvent expliquer la quantité d'europium dans la Voie lactée. Ces fusions sont les principaux lieux où se déroule le processus r.
