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Europium-Sterne in der Zwerggalaxie Fornax
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der TU Darmstadt
astronews.com
21. Mai 2021
Ein Physik-Forschungsteam hat jetzt den höchsten jemals
beobachteten Europium-Gehalt in Sternen entdeckt. Der Fund gelang den
Forschenden in der Zwerggalaxie Fornax. Das Element Europium gilt als Schlüssel
zum Verständnis der Entstehung der schweren Elemente. Die aufgespürten Sterne in
Fornax sind etwas Besonderes, da es sich um vergleichsweise junge Sterne
handelt.
Die Zwerggalaxie Fornax.
Bild: ESO / Digitized Sky Survey 2 [Großansicht] |
Europium ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung der schweren
Elemente durch den schnellen Neutroneneinfangprozess, den sogenannten r-Prozess.
Dieser ist entscheidend sowohl für die Bildung der Hälfte der Elemente, die
schwerer sind als Eisen, als auch für das gesamte Vorkommen an Thorium und Uran
im Universum. Die EUROPIUM-Gruppe hat theoretische astrophysikalische
Simulationen mit Beobachtungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in
Zwerggalaxien kombiniert. Letztere sind kleine, von Dunkler Materie dominierte
Galaxien, die um unsere Galaxie kreisen.
Zwerggalaxien sind exzellente Testobjekte für die Untersuchung des
r-Prozesses, da einige der ältesten, also seit 10 bis 13 Milliarden Jahren
existierenden metallarmen Sterne eine Überhäufigkeit von r-Prozess-Elementen
aufgewiesen haben. Studien haben sogar postuliert, dass nur ein einziges
neutronenreiches Ereignis für diese Anreicherung in den kleinsten Zwerggalaxien
verantwortlich sein könnte. Mit ihrer neuen Entdeckung ist es den Forschenden in
Darmstadt und Heidelberg gelungen, den höchsten jemals beobachteten
Europium-Gehalt zu bestimmen – und sie haben einen neuen Namen für diese Sterne
geprägt: "Europium-Sterne".
Diese Sterne gehören zur Zwerggalaxie Fornax – einer sphäroidischen
Zwerggalaxie mit einem hohen Sterngehalt. In ihrer Studie berichtet die Gruppe
auch über die erste Beobachtung von Lutetium in einer Zwerggalaxie überhaupt und
der größten Stichprobe von beobachtetem Zirconium. Die "Europium-Sterne" in
Fornax wurden kurz nach einer explosiven Produktion schwerer Elemente geboren.
Aufgrund der hohen stellaren Metallhäufigkeit muss das extreme
r-Prozess-Ereignis erst vor vier bis fünf Milliarden Jahren stattgefunden haben.
Dies ist ein sehr seltener Fund, da die meisten Europium-reichen Sterne viel
älter sind. Daher geben die Europium-Sterne Einblicke in den Ursprung der
Elemente im Universum zu einem sehr spezifischen und späten Zeitpunkt.
Schwere Elemente entstehen durch den r-Prozess bei der Verschmelzung zweier
Neutronensterne oder beim explosiven Ende massereicher Sterne mit starken
Magnetfeldern. Die EUROPIUM-Gruppe hat diese beiden hochenergetischen Ereignisse
analysiert und detaillierte Studien zur Elementproduktion in diesen Umgebungen
durchgeführt. Aufgrund der immer noch großen Unsicherheiten in den
kernphysikalischen Angaben ist es jedoch nicht möglich, die schweren Elemente in
den "Europium-Sternen" eindeutig einer dieser astrophysikalischen Umgebungen
zuzuordnen.
Zukünftige Experimente im neuen Beschleunigerzentrum FAIR am GSI-Helmholtzzentrum
für Schwerionenforschung in Darmstadt werden diese Unsicherheiten deutlich
reduzieren. Darüber hinaus wird das neue hessische Clusterprojekt ELEMENTS in
einzigartiger Weise Simulationen von Neutronensternverschmelzungen,
Nukleosynthese-Berechnungen mit den neuesten experimentellen Informationen und
Beobachtungen kombinieren, um die seit Langem bestehende Frage zu untersuchen:
Wo und wie werden schwere Elemente im Universum produziert?
Über ihre Ergebnisse berichten Dr. Moritz Reichert und Professorin Almudena
Arcones von der Technischen Universität Darmstadt sowie Dr. Camilla Hansen
vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg in einem Fachartikel, der
in der Zeitschrift Astrophysical Journal erschienen ist.
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