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Erstmals Krypton und Xenon nachgewiesen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Tübingen
astronews.com
2. Juli 2012
Alle schweren Elemente entstehen, so die Theorie der Astronomen, im
Inneren von Sternen oder in Supernova-Explosionen. Stimmt diese These,
müsste man also auch Sterne finden, in denen sich eine erhöhte
Konzentration dieser schweren Elemente nachweisen lässt. Tübinger
Astronomen ist dies jetzt bei einem Weißen Zwergstern für die Elemente
Krypton und Xenon gelungen.
Der NASA-Satellit FUSE war bis 2007 aktiv.
Bild: NASA |
Krypton (Kr) und Xenon (Xe) gehören zu den seltensten chemischen
Elementen auf der Erde. Ende des 19. Jahrhunderts entdeckt, werden sie
heute als Füllgas für Gasentladungslampen (wie etwa Autoscheinwerfer)
benutzt. Wie alle anderen Elemente wurden sie vor Milliarden von Jahren
in Sternen vergangener Generationen erzeugt: Astronomen vermuten
nämlich, dass die eine Hälfte der schwereren Elemente bei
Supernova-Explosionen massereicher Sterne entstand, die andere Hälfte in
Sternen mittlerer Masse wie unserer Sonne. Der direkte Beweis für diese
Ursprünge fehlte jedoch in vielen Fällen bislang.
Im Falle von Krypton und Xenon gelang der spektroskopische Nachweis bisher
weder bei der Sonne noch bei anderen Sternen. Zumindest konnte Krypton aber im
interstellaren Gas nachgewiesen werden, die Häufigkeit ist in etwa identisch mit
derjenigen, die man für die Sonne und andere Sterne annimmt. Fände man nun einen
Stern mit deutlich höherer Krypton- und Xenon-Häufigkeit, wäre dies der Beweis,
dass beide Elemente in diesem erzeugt wurden.
Wissenschaftlern der Universität Tübingen ist genau dies gelungen: Sie
konnten erstmals Krypton und Xenon in einem Weißen Zwerg nachweisen. Prof. Dr.
Klaus Werner, Dr. Thomas Rauch und Ellen Ringat vom Institut für Astronomie und
Astrophysik der Universität Tübingen untersuchten zusammen mit Dr. Jeffrey W.
Kruk von der NASA, den ausgebrannten Stern RE 0503-289 mit Hilfe von Daten des
Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). In dem
Ultraviolettspektrum des Sterns stießen sie dabei auf die typischen
Absorptionslinien dieser Elemente.
Die Elemente Krypton und Xenon kommen danach in dem Weißen Zwergstern
hundert- bzw. tausendfach überhäufig vor - für die Wissenschaftler ein klarer
Hinweis, dass sie in dem Stern erzeugt wurden. Weiße Zwerge stellen das
Endstadium der Entwicklung von Sternen mittlerer Masse dar. Die Astronomen
konnten also eine der beiden theoretisch vorhergesagten Produktionsstätten
dieser Edelgase bestätigten.
Insgesamt sind etwa 10.000 Weiße Zwerge bekannt. Der untersuchte Stern RE
0503-289 geriet in den Fokus der Astronomen, weil er zu einer seltenen
Unterklasse von Weißen Zwergen gehört, in denen jede Spur von Wasserstoff fehlt,
dem üblicherweise häufigsten Element in Sternen. Die Wissenschaftler nehmen an,
dass die beobachteten Überhäufigkeiten von Krypton und Xenon durch Erzeugung
dieser Elemente im Stern selbst, in früheren Entwicklungsstadien, entstanden
sind.
Man weiß zwar, dass an den Oberflächen Weißer Zwerge Elemente angereichert
werden können, indem sie aus tiefen Regionen durch Strahlungsdruck
"aufgetrieben" werden. Dieser Prozess kann bei diesem Weißen Zwerg aber nicht
für die Überhäufigkeit der genannten Elemente verantwortlich sein, da er wegen
seiner extremen Temperatur ‒ RE 0503-289 ist zehnmal heißer als die Sonne ‒
durch einen starken Sternwind unterdrückt wird.
Neben Krypton und Xenon wurden bei RE 0503-289 auch die schweren Elemente
Gallium und Molybdän (Ordnungszahlen 31 und 42) erstmals nachgewiesen. Weiterhin
zeigt RE 0503-289 die schweren Elemente Germanium (Ordnungszahl 32), Arsen (33),
Selen (34), Zinn (50), Tellur (52) und Jod (53) auf, diese wurden allerdings
schon vorher in Weißen Zwergen gefunden. Dennoch ist RE 0503-289 der erste weiße
Zwerg, in dem eine Vielfalt von insgesamt zehn schweren Elementen gefunden
wurde.
Entsprechende Häufigkeitsanalysen stehen noch aus, die Wissenschaftler gehen
aber davon aus, dass alle Elemente überwiegend in dem Stern selbst erzeugt
wurden. Ihre Ergebnisse stellten die Wissenschaftler jetzt in der
Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters vor.
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