Europium är nyckeln för att förstå bildningen av tunga grundämnen genom den snabba neutroninfångningsprocessen, den så kallade r-processen. Detta är avgörande både för bildningen av hälften av grundämnena tyngre än järn och för det totala överflöd av torium och uran i universum. EUROPIUM-gruppen har kombinerat teoretiska astrofysiska simuleringar med observationer av de äldsta stjärnorna i vår galax och i dvärggalaxer. De senare är små, mörk materia dominerade galaxer som kretsar kring vår galax. Dvärggalaxer är utmärkta testobjekt för att studera r-processen, som några av de äldsta metallfattiga stjärnorna, de som har funnits i 10 till 13 miljarder år, har uppvisat ett överflöd av r-processelement. Studier har till och med postulerat att endast en enda neutronrik händelse kan vara ansvarig för denna anrikning i de minsta dvärggalaxerna.

Med deras upptäckt, forskarna i Darmstadt och Heidelberg har lyckats fastställa det högsta europiuminnehållet som någonsin observerats — och de har skapat ett nytt namn för dessa stjärnor:"europiumstjärnor". Dessa stjärnor tillhör dvärggalaxen Fornax – en sfärisk dvärggalax med högt stjärninnehåll. I deras publikation, gruppen rapporterar också den första observationen någonsin av lutetium i en dvärggalax och det största provet av observerat zirkonium.

"Europiumstjärnorna" i Fornax föddes kort efter en explosiv produktion av tunga grundämnen. Baserat på det höga metallöverflödet, den extrema r-processhändelsen måste ha inträffat så sent som för fyra till fem miljarder år sedan. Detta är ett mycket sällsynt fynd, eftersom de flesta europiumrika stjärnor är mycket äldre. Därför, europiumstjärnor ger insikt om ursprunget för grundämnen i universum vid en mycket specifik och sen tidpunkt.

Tunga grundämnen bildas av r-processen i sammanslagning av två neutronstjärnor eller i den explosiva änden av massiva stjärnor med starka magnetfält. EUROPIUM-gruppen har analyserat dessa två högenergihändelser och utfört detaljerade studier av elementproduktion i dessa miljöer. Dock, på grund av de fortfarande stora osäkerheterna i kärnfysikdata, det är inte möjligt att entydigt tilldela de tunga grundämnena i "europiumstjärnorna" till någon av dessa astrofysiska miljöer. Framtida experiment i det nya acceleratorcentret FAIR vid GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung i Darmstadt kommer att avsevärt minska dessa osäkerheter.

Dessutom, det nya hessiska klusterprojektet ELEMENTS, där professor Arcones är huvudforskare, kommer unikt att kombinera simuleringar av neutronstjärnes fusion, nukleosyntesberäkningar med den senaste experimentella informationen och observationer för att undersöka den långvariga frågan:Var och hur produceras tunga grundämnen i universum?