Kosmische Strahlung: Eisenkerne aus dem All

astronews.com Redaktion

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Die kosmische Teilchenstrahlung stellt Forscher vor ein neues Rätsel. Messdaten des Pierre Auger Observatory in Argentinien deuten darauf hin, dass die Strahlung umso mehr Eisenkerne enthält, je energiereicher sie ist. Bislang war man davon ausgegangen, dass die Strahlung höchster Energie hauptsächlich aus Protonen besteht. Woher die Eisenkerne kommen, wissen die Forscher nicht. (24. Juni 2009)

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mephal

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Wenn mich meine Kenntnisse aus der Schule nicht ganz verlassen haben, dann war Eisen doch das Element, das bei dieser Energiegewinnungskurve für Fusion genau am Ende war, das heißt ab Eisen kostet die Fusion mehr Energie, als gewonnen wird (das heißt alles höhere setzt mehr Energie durch Zerfall frei)

Heißt das dann nicht, dass dieses Eisen wohl aus Sternen kommt, die einfach am Ende ihres Lebens waren und explodiert sind? Bei einer Supernova wird ja schließlich nicht alles in schwere Elemente umgewandelt.
 

MGZ

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Wenn mich meine Kenntnisse aus der Schule nicht ganz verlassen haben, dann war Eisen doch das Element, das bei dieser Energiegewinnungskurve für Fusion genau am Ende war, das heißt ab Eisen kostet die Fusion mehr Energie, als gewonnen wird (das heißt alles höhere setzt mehr Energie durch Zerfall frei)

Heißt das dann nicht, dass dieses Eisen wohl aus Sternen kommt, die einfach am Ende ihres Lebens waren und explodiert sind? Bei einer Supernova wird ja schließlich nicht alles in schwere Elemente umgewandelt.

Zumindest bleibt bei vielen Supernovae am Ende wegen der Geschichte mit der Energieminimierung ein beträchtlicher Teil Eisen übrig. Es ist das häufigste Element der Erde und wohl auch der meisten anderen terrestrischen Planeten.

Die Geschichte mit den Eisenkernen ist ein ganz schön kniffliges Problem. Es ist ja noch nichtmal der Beschleunigungsmechanismus für Protonen mit Energien um 1 Joule geklärt.
 

_Mars_

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Eisen ist das häufigste Element der Erde und wohl auch der meisten anderen terrestrischen Planeten.

Sauerstoff macht ein drittel der Masse der Erde aus.

Silizium ist auch ein wesentlicher Bestandteil, in der Kruste sind Silikate die wichtigsten elemente.


Im Kern ist Eisen, aber ist das mehr als Sauerstoff?? Dann bliebe ja fast nichts über für andere Elemente?


Edit: Ach so das häufigste, also das Element, dessen Atome am häufigsten vorkommen, und nicht nach Masse... Das kann sein. Da es n der Protoplanetaren scheibe nicht so schnell weggeblasen wird durch magnetische Beschleunigung mittels Sonnenwind
 
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TomTom333

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Ja müssten dann die Exoplaneten-Freaks nicht aufschreien und JUBELN?

Planet - Eisen - Kern - Magnetosphäre - ...........

Ich hab da keine Ahnung nur ein großes Fragezeichen im Kopf?
Helft mir.



Tom
 

Schmidts Katze

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@Mars

Zitat Wiki:
Zusammengesetzt ist die Erde hauptsächlich aus Eisen (32,1 %), Sauerstoff (30,1 %), Silizium (15,1 %), Magnesium (13,9 %), Schwefel (2,9 %), Nickel (1,8 %), Calcium (1,5 %) und Aluminium (1,4 %). Die restlichen 1,2 % teilen sich Spuren von anderen Elementen.

Grüße
SK
 

Bynaus

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Ja, Eisen entsteht bei Supernovae - aber dass es so viel ist, und bei so hohen Energien, ist schon erstaunlich: um ein Eisenatom so schnell zu beschleunigen, braucht es sehr viel Energie - würde man die gleiche Energie auf ein Wasserstoffatom anwenden, wäre es noch sehr viel schneller! Deshalb ist es erstaunlich, dass mit zunehmender Energie immer mehr Eisenatome zu finden sind... Möglicherweise bedeutet dies, dass das Eisen zu einem Zeitpunkt beschleunigt wird, zu dem es keine anderen (insb. keine leichteren) Atome mehr in seiner Nähe gibt.

Edit: Ach so das häufigste, also das Element, dessen Atome am häufigsten vorkommen, und nicht nach Masse...

Nun, wenn Eisenatome auf der Erde am häufigsten vorkommen, dann machen sie auch den grössten Anteil der Masse aus - ein einzelnes Eisenatom ist ja schwerer als ein einzelnes Sauerstoffatom... Soweit ich mich erinnere, sind die häufigsten Elemente Eisen+Nickel, Sauerstoff, Silizium, Magnesium und Calcium. Diese machen gut 99% der Erdmasse aus. EDIT: Für genauere Zahlen sehe man SK's Wikizitat.
 

SpiderPig

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Hallo,
hier meine Meinung zu off topic:

Eisen ist das häufigste "Metall" (chemisch) im Universum, weil es am Ende der Fusions- und der Zerfallsketten liegt. Bei SN wird also sehr viel Eisen produziert und ins All geblasen.
Sauerstoff ist ein noch weit häufigeres Elemente im Universum, denn es wird auch in kleineren Sternen erbrütet und manchmal schon per Sonnenwind ins All geblasen.

Natürlich wird jeder Planet, der nahe des Sterns entsteht, die flüchtigen Elemente H, He, O und N kaum abbekommen, denn die werden vermutlich vorher vom Sonnenwind nach außen ab transportiert, es sei denn die Planeten entstehen vor dem Sonnenwind. Dann gibt es vermutlich die "heißen Jupiter".

Es bleiben für die terrestrischen Planeten also "nur" die Materialien übrig, die schwerer sind bzw. sich schon zusammen geballt haben wie Siliziumstaub, Eisenstaub ect. der natürlich auch aus SiO2 und Fe2O3 eventuell noch NH4usw. bestehen kann.

Im Sonnensystem haben die terrestrischen Planeten sich so gebildet und besitzen daher nach dem auf schmelzen und differenzieren einen Eisen-Nickel Kern.

Je nach dem welcher Theorie man glauben schenkt, entsteht bei einem flüssigen äußere Erdkern, der stark eisenhaltig ist und den inneren festen Kern aus nahezu reinem Eisen umschließt ein Magnetfeld. Das ist aber bisher unbewiesene Theorie.
Es könnte das Magnetfeld der Erde sogar durch das Salz in den Ozeanen erklärt werden.

Die chem. Zusammensetzung auf der Oberfläche eines Planeten dagegen ist ganz anders. Hier sind hauptsächlich die leichteren Stoffe zu finden wie zB: Aluminium, Silizium, Wasser, sowie die Gase die dann aus dem Erdinneren austreten.


SpiderPig
 

SpiderPig

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Hallo Bynaus,
Ja, Eisen entsteht bei Supernovae - aber dass es so viel ist, und bei so hohen Energien, ist schon erstaunlich..... Möglicherweise bedeutet dies, dass das Eisen zu einem Zeitpunkt beschleunigt wird, zu dem es keine anderen ... Atome mehr in seiner Nähe gibt.
Du sprichst zuerst von SN, dann von einer Umgebung bestehend nur aus Eisen.
Passt das?
Ich dachte bei NS wird alles mögliche erzeugt, und warum sollte dann dort nur das Eisen so stark beschleunigt werden? Liege ich da falsch?

Oder meinst du doch eine weitere Quelle wie zB. SL?
Dort wird das Material sehr stark komprimiert, durchmischt und erhitzt so dass es eventuell bis zum Eisen und darüber hinaus fusioniert, bevor es per Jet oder wie auch immer beschleunigt wird. Die schwereren Elemente zerfallen dann auch wieder bis zum Eisen.

Dann bleibt aber weiterhin das Rätsel, warum das Eisen auf dem langen Weg nicht zerstört wird.
Oder es sollten hohe Elemente sein, die auf dem Weg wegen der Zeitdillatation nicht zerfallen würden, aber durch Kollisionen mit Strahlung erst zu Eisen zerfallen sind? Das alles erscheint mir recht mysteriös. :eek:

Und bei so viel Eisen im All, kommt da nicht eine recht hohe Menge an gravitative wirkender Masse zustande? :D:eek:


SpiderPig
 

Luzifix

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Ja, Eisen entsteht bei Supernovae - aber dass es so viel ist, und bei so hohen Energien, ist schon erstaunlich: um ein Eisenatom so schnell zu beschleunigen, braucht es sehr viel Energie - würde man die gleiche Energie auf ein Wasserstoffatom anwenden, wäre es noch sehr viel schneller!

Wenn die Atomkerne alle gemeinsam auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden, gilt das nicht, dennoch nehmen dabei die schwersten Partikel die meißte Bewegungsenergie auf. Diese widerstehen daher auch am meißten eventuellen Kräften, die sie bremsen könnten.

Was mich irritiert, ist der Begriff Eisenkerne. Meint man damit nun Ionen oder sind das Partikel ohne jede Elektronenhülle?
 

Orbit

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@ Luzifix
Was mich irritiert, ist der Begriff Eisenkerne. Meint man damit nun Ionen oder sind das Partikel ohne jede Elektronenhülle?
Ja.
Wenn die Atomkerne alle gemeinsam auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden, gilt das nicht,
Bei der Beschleunigung redet die Masse bekanntlich auch ein Wörtchen mit, und die ist bei Eisenkernen 56 mal so gross wie bei Protonen.

Orbit
 

SpiderPig

Gesperrt
.... Begriff Eisenkerne. Meint man damit nun Ionen oder sind das Partikel ohne jede Elektronenhülle?
Eisenkerne:
- bestehend aus Protonen und Neutronen
- keine Elektronen, also komplett ionisiert
- oder auch nicht, denn die eventuell dazu gehörigen Elektronen werden nicht detektiert. :);)


SpiderPig
 

Orbit

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- oder auch nicht, denn die eventuell dazu gehörigen Elektronen werden nicht detektiert.
SpiderPig
Natürlich würde die Anwesenheit von Elektronen detektiert. Man würde nämlich eine geringere Ladungszahl bei den Eisenionen messen.
Der Smily dahinter soll Dir offenbar die Option offenhalten, diesen Satz, obwohl Du ihn ernst meinst, im Nachhinein als Joke bezeichnen zu können, falls das nötig sein sollte. Diesen Trick kennen wir doch irgendwie...

Zu Deinem vorletzten Post:
Da gelingt es Dir, auf wenigen Zeilen so viel Unsinn zu kumulieren, dass ich erst gar nicht damit beginnen mag, den aufzudröseln, sondern das vorerst Dir selbst überlasse.

Und noch ein Tipp: Du und Luzifix solltet Euch angewöhnen, erst über so gute Beiträge wie jener von Bynaus nachzudenken, bevor Ihr aus der Hüfte zurück schiesst.

Orbit
 
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SpiderPig

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Hallo Orbit,
Natürlich würde die Anwesenheit von Elektronen detektiert. Man würde nämlich eine geringere Ladungszahl bei den Eisenionen messen.
ist dir der Kontext in dem ich meine Meinung äußere bewusst?
Wenn ja bitte zeige mir ein paper, das genau in diesem Kontext die Elektronen detektiert, die zu den Eisenkernen passen.
Danke.

Zu Deinem vorletzten Post:
Da gelingt es Dir, auf wenigen Zeilen so viel Unsinn zu kumulieren, dass ich erst gar nicht damit beginnen mag, den aufzudröseln, sondern das vorerst Dir selbst überlasse.
Ich habe alle meine Fragen kumuliert. Ja. wenn dir lieber Orbit das als Unsinn auf stößt, solltest du meine Fragen nicht als Meinung, Theorie oder Blödsinn abtun, denn dumme Fragen gibt es nicht, wohl aber dumme Antworten. ;)
Da du die nun vollständig kumuliert hast, kannst du ja nun meine Fragen beantworten statt so lauten Dummsinn zu tönen. :)

Du ... solltet ... angewöhnen, erst über so gute Beiträge wie jener von Bynaus nachzudenken, ....
Das tue ich lieber Orbit. Das tue ich immer, wenn der Beitrag nicht erscheint, während ich meinen gerade bearbeite was durchaus mal eine Stunde braucht, weil ich neben meinen Fragen hier im Astronews auch noch wirtschaftlich-monetär-relevante Daten produziere. :eek: (Ich arbeite)


SpiderPig
 

Luzifix

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Eisenkerne sind Ionen!

Ok, also die Erde wird seit 4 Mr Jahren mit 26fach positiv geladenen Eisen"ionen" bombardiert.

Da müßten sich doch nun Unmengen an überschüssigen Protonenladungen hier angehäuft haben? Müßte man doch irgendwie feststellen können. Warum stößt sich hier nicht alles ab, was beweglich ist? Und erst, wenn ich mir jetzt vorstelle, daß der Mond auch bombardiert wird und sich dabei ebenfalls positiv auflädt. Ist es nicht ein Wunder, daß der sich noch nicht auf den Weg zur nächsten Mega-Kathode gemacht hat? Und auch die ISS...
 
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Orbit

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Da müßten sich doch nun Unmengen an überschüssigen Protonenladungen hier angehäuft haben?
Hallo Luzifix
Wie viele Eisenkerne schliesslich die Erdoberfläche erreichen, entzieht sich meiner Kenntnis. Doch sobald die mit der Atmosphäre und schliesslich der Erdkruste wechselwirken, wird sich der grösste Teil in ganz normale Eisenatome zurück verwandeln, indem sie freie Elektronen einfangen oder andern Atomen welche entziehen, wodurch natürlich auch wieder Ionen entstehen. Einige werden wohl als Ionen mit viel geringerer positiver Ladung an den ganz normalen chemischen Prozessen teilnehmen. Ein auf diesem Weg angedachter Überschuss an positiv geladenen Ionen passt gut zu den Beobachtungen. Ich würde einfach nicht von Unmengen sprechen, aber ein Überschuss an positiv geladenen Ionen ist in der Atmosphäre schon festzustellen:
Verteilung der elektrischen Ladung
In der Nähe der Erdoberfläche kann man etwa 10^3 Ionen je Kubikzentimeter feststellen, wobei ein Kubikzentimeter bei Normaldruck 3·10^19 Moleküle je Kubikzentimeter enthält. Die Atmosphäre enthält sowohl positive als auch negative Ionen, wobei jedoch die Anzahl der positiven Ionen überwiegt. Die Ionendichte nimmt mit der Höhe zu und hat ihr Maximum in der Ionosphäre.
Diese positive Raumladung bewirkt durch Influenz eine Konzentration negativer Ladung an der Erdoberfläche. Zwischen dieser und der positiven Raumladung entsteht das Feld.

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatisches_Feld_der_Erde#Verteilung_der_elektrischen_Ladung

Orbit
 
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Luzifix

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@Orbit: Danke für die Ausführungen, das Wikipedia war sehr interessant. Da steht klipp und klar, daß diese Ladungstrennung die Haftung der Atmosphäre an so einem Planeten wesentlich vergrößert, auch wenn nur eine geringe Anzahl der Atome ionisiert sind. Ich hätte wegen der gleichnamigen Ladungen in der Hochatmosphäre erwartet, daß das Phänomen die Flüchtigkeit der ionisierten Atome dort erhöht. (Das hätte in jener Diskussion über die Fluchtgeschwindigkeit von Helium und H2 bestimmt auch eine Rolle gespielt. )
 
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