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Sternentwickler lösen Helium-Rätsel
von Stefan
Deiters
astronews.com
31. Oktober 2006
Eigentlich sind Kosmologen mit der Urknall-Theorie ganz
zufrieden, wenn da nicht das Helium-Problem wäre: Von diesem Gas gibt es nämlich
deutlich weniger als nach Ansicht der Theoretiker vorhanden sein müsste. Jetzt
bieten Astronomen, die sich mit der Entwicklung von massereichen Sternen in
ihrer Riesenphase beschäftigen, eine Lösung für das Problem an.
Das Innere eines Roten Riesen in der Simulation:
Wasserstoff-reiche Wolken (rot) befinden sich
über einer Schale aus brennendem Wasserstoff
(blau). Durch die Temperatur in der Schale wird
Helium 3 zu Helium 4 und Wasserstoff verwandelt.
Bild: Lawrence Livermore National
Laboratory
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Das Problem, so erläutert John Lattanzio, Professor an der australischen Monash
University, besteht in der Menge des Gases Helium 3 im Universum. "Die
Urknalltheorie sagt einen gewissen Anteil von Helium 3 voraus", so der Direktor
des Zentrums für stellare und planetare Astrophysik. "Das Problem ist, dass
massearme Sterne auch Helium 3 produzieren und zwar als Nebenprodukt bei der
Kernfusion von Wasserstoff in ihrem Inneren. Man hat immer angenommen, dass der Stern
im Verlauf der Roten Riesenphase das Helium 3 aus dem Inneren in seine äußere
Hülle transportiert. Diese wird dann ins All abgestoßen kurz bevor der Stern zum
planetarischen Nebel wird." Und hier liegt das Rätsel: Die
theoretischen Vorhersagen über den Helium 3-Gehalt im Universum unterscheiden
sich deutlich von der wirklichen Menge dieses Gases im All: Es ist sehr viel
weniger vorhanden als eigentlich da sein sollte. Einige Theoretiker glaubten
einen Ausweg gefunden zu haben: Eine schnelle Rotation von massearmen Sternen
könnte das produzierte Helium 3 wieder zerstören. Doch mit Computermodellen von
rotierenden Sternen wurde zwar eine Zerstörung von Helium 3 gezeigt, allerdings
in weitaus geringerem Masse als zur Lösung des Problems notwendig gewesen wäre.
Lattanzio hat nun zusammen mit Peter Eggleton und David Dearborn vom
amerikanischen Lawrence Livermore National Laboratory mit ausgefeilten
Modellen und den schnellsten Computern der Welt die Rote-Riesenphase von diesen
Helium-3 zerstörenden Sternen untersucht. Sie entdeckten dabei eine kleine
Instabilität der Gasbewegungen am Ende des nuklearen Lebens des Sterns. "Diese
hydrodynamische Instabilität führte zu einer Durchmischung und zerstörte das
vorhandene Helium 3, so dass nichts mehr ins All geblasen wurde", so Lattanzio.
"Damit ist ein entscheidendes Problem der Urknall-Theorie gelöst: Das Helium 3
im All stammt vom Urknall. Massearme Sterne, obwohl sie Helium 3 in ihrem
Inneren produzieren, geben nichts von diesem Gas in ihre Umgebung ab, weil sie
es vollständig wieder zerstören."
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