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Mehr Staub aus Supernovae
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Chemie
astronews.com
12. Juni 2019
Wir alle bestehen aus Sternenstaub - dieser Sachverhalt ist
der Wissenschaft schon seit einiger Zeit bekannt. Neue Analysen von Meteoriten
ergaben aber nun, dass ein sehr viel größerer Anteil dieses Sternenstaubs aus
Supernova-Explosionen stammt. Als unser Sonnensystem aus einer Gas- und
Staubwolke entstand, dürfte der Supernova-Staub darin rund ein Prozent
ausgemacht haben.
Der bekannte Krebsnebel ist der Überrest
einer Supernova, die am 4. Juli 1054 zu
beobachten war.
Bild: NASA, ESA und Allison Loll/Jeff Hester
(Arizona State University) [Großansicht] |
Für Wissenschaftler sind Meteoriten wertvolle Zeugen aus der Frühzeit unseres
Sonnensystems. Sie bestehen aus den ältesten Bausteinen unseres Planetensystems,
enthalten aber auch Einschlüsse winziger Sternenstaubkörnchen, die älter sind
als unsere Sonne. Die häufigste Art von Sternenstaub sind Silikatkörner von
wenigen hundert Nanometern Größe. Der in den Meteoriten mitreisende Sternenstaub
stammt zum Großteil aus den Resten von Roten Riesensternen. Ein kleinerer, aber
signifikanter Teil des Sternenstaubs stammt aus Supernova-Explosionen.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie konnten jetzt zeigen,
dass der Anteil des Silikat-Sternenstaubs, der aus Supernovae stammt, in den
Meteoriten etwa doppelt so hoch ist, als bisher angenommen. Sie schätzen ihn auf
25 bis 30 Prozent. Daraus leiten sie ab, dass die Staub- und Gaswolke, aus der
unser Sonnensystem vor 4,6 Milliarden Jahren entstand, etwa ein Prozent "echten"
Supernovastaub enthielt.
"Wir konnten mit unserer Studie zeigen, dass ein nicht zu vernachlässigender
Anteil der in Meteoriten gefundenen präsolaren Sternenstaubkörnchen, von denen
man annahm, dass sie von Roten Riesensternen stammen, stattdessen in
Supernova-Explosionen entstanden sind", sagt Physiker Dr. Jan Leitner vom
Max-Planck-Institut für Chemie. Der Nachweis gelang den Mainzer Wissenschaftlern
durch die präzise Bestimmung der Sauerstoff- und Magnesium-Isotopenverhältnisse
in Silikat-Sternenstaubkörnern.
Es zeigte sich, dass die Magnesium-Isotopenzusammensetzungen in einigen der
untersuchten Silikat-Sternenstaubkörner durch die Nova-Modelle erklärt werden
können, nicht jedoch deren Sauerstoff-Isotopenverhältnisse. Letztere können zwar
durch Modelle für Rote Riesensterne erklärt werden, nicht aber die gefundenen
Magnesium-Isotopenzusammensetzungen. Einzig neuere Supernova-Modelle treffen
Aussagen, die sowohl die gemessenen Isotopenzusammensetzungen von Magnesium als
auch die von Sauerstoff sehr gut erklären.
Die Forscher erklären dieses Phänomen damit, dass die Kernfusionsprozesse,
die bei Supernovae, Novae und Roten Riesen ablaufen, jeweils unter anderen
Bedingungen stattfinden. Dadurch entsteht für eine Vielzahl von Elementen eine
ganz charakteristische Isotopensignatur, die in den Silikat-Körnern einen
spezifischen "Fingerabdruck" hinterlässt. Die ursprüngliche Annahme, dass der
weitaus größte Teil des Sternenstaubs aus Roten Riesen stammt, beruht auf
Analysen der Verhältnisse der Sauerstoffisotope in den Silikatkörnern, die sich
auf eine ganz charakteristische Art und Weise von denjenigen unserer Sonne
unterscheiden.
Die untersuchten Sternenstaubkörner wurden in verschiedenen Meteoriten
entdeckt, die man in der Antarktis und der Sahara fand. Im Rahmen einer
vorhergehenden Studie hatten die Max-Planck-Forscher die Sternenstaubkörner
anhand ihrer anomalen Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung identifiziert und
daraus die Häufigkeit von Sternenstaub in den Meteoriten bestimmt.
Der Nachweis gelang den Max-Planck-Forschern mit Hilfe eines speziellen
Massenspektrometers, der sogenannten NanoSIMS. Mit diesem Gerät kann man die
Isotopenzusammensetzung von Materialien auf einer Größenskala von 50-100
Nanometern ermitteln. Die präzisen Messungen der Magnesiumisotope wurden erst
durch den Einbau einer neuartigen Ionenquelle vor anderthalb Jahren möglich.
Zuvor stand nur ein Ionenstrahl zur Verfügung, der größer war als die zu
untersuchenden Sternenstaubkörnchen, weswegen die Messergebnisse durch das
umgebende Material verfälscht wurden.
Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der
Fachzeitschrift Nature Astronomy.
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