Een enkele fusie van neutronensterren kan tot 8 x 10 22 ton goud produceren. Het totale effect van dergelijke astronomische gebeurtenissen kan de chemische samenstelling van ons hele sterrenstelsel verklaren. Tot deze conclusie kwamen astrofysici na analyse van de zware elementen die als gevolg van dergelijke fusies worden verkregen. De belangrijkste bron van nieuwe gegevens is de eerste betrouwbaar geregistreerde uitbarsting van zwaartekrachtgolven GW170817. De studie is gepubliceerd in The Astrophysical Journal.
De oorspronkelijke samenstelling van het heelal omvatte alleen waterstof en helium met kleine onzuiverheden. Elementen tot aan de ijzergroep worden gevormd in het inwendige van gewone sterren tijdens thermonucleaire fusie. Voor zwaardere kernen wordt dit proces energetisch ongunstig; daarom worden ze gevormd als gevolg van neutronenvangst en daaropvolgend β-verval.
Er zijn twee soorten neutronenvangst: langzaam (s-proces) en snel (r-proces). Met behulp van de eerste is het mogelijk om stabiele of langlevende kernen te verkrijgen, waarvan de halfwaardetijd veel langer is dan de karakteristieke absorptietijd van het volgende neutron. Het resultaat kunnen elementen zijn zoals lood, bismut en polonium. Door snelle vangst kunnen ook andere elementen worden gevormd, aangezien de kernen geen tijd hebben om te vervallen, maar het volgende neutron of zelfs meerdere tegelijk absorberen. Dienovereenkomstig vindt het r-proces alleen plaats onder de voorwaarde van een zeer hoge concentratie vrije neutronen. Dit is hoe elementen als goud en europium verschijnen.
Lange tijd argumenteren astrofysici wanneer het r-proces plaatsvindt. Sommige neigen naar supernova-explosies, andere naar samensmeltingen van neutronensterren. In een nieuw werk hebben wetenschappers ontdekt of het mogelijk is om de hoeveelheid zware elementen die in de Melkweg worden waargenomen te verklaren door de samensmelting van neutronensterren. Vanwege het feit dat onlangs voor het eerst een dergelijke gebeurtenis onmiskenbaar werd ontdekt, konden wetenschappers de frequentie van dergelijke verschijnselen ruwweg schatten. Het bleek gelijk aan 320-4740 stuks per kubieke gigaparsec per jaar te zijn.
Een dergelijke versmelting zou moeten leiden tot het verschijnen van een hoeveelheid europium gelijk aan 1-5 aardmassa's (één aardmassa is ongeveer 5,97 x 1021 ton) en 3-13 aardmassa's in de vorm van goud. Als de gebeurtenis GW170817 een typische versmelting van neutronensterren is, concluderen de auteurs dat juist deze verschijnselen de hoeveelheid europium in de Melkweg kunnen verklaren. Deze fusies zijn de belangrijkste plaatsen waar het r-proces plaatsvindt.
