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SONNENSYSTEM
Neue Theorie für Entstehung von Sonne und Erde
von Stefan Deiters
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24. Mai 2004

Bislang gingen Astronomen davon aus, dass unsere Sonne recht unspektakulär aus dem Kollaps einer interstellaren Gaswolke in relativer Abgeschiedenheit entstanden ist. Doch diese Theorie bezweifelt nun ein Team aus Astrophysikern und Meteoritenforschern: Sie halten es für wahrscheinlicher, dass sich unser Sonnensystem in ungemütlicher Nähe zu einem Riesenstern entwickelte und sogar dessen Supernova-Explosion überlebte.

Trifid-Nebel

Der Trifid-Nebel in einer Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskop: Entstand unsere Sonne in einer ähnlichen Umgebung? Foto: NASA / HST / Jeff Hester

"Es gibt zwei ganz unterschiedliche Umgebungen, in denen massearme Sterne wie unsere Sonne entstehen", erläutert Jeff Hester, Astronom an der Arizona State University und Hauptautor eines Artikels, der in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science erschienen ist. "Einerseits kann es eine recht ruhige Umgebung sein, in der eine Molekülwolke nahezu ungestört kollabiert und hier und da einen Stern entstehen lässt.

Die andere Möglichkeit ist deutlich anders: In gewaltigen Sternentstehungsgebieten werden nicht nur massearme Sterne, sonders auch sehr helle und massereiche Sterne geboren." Massereiche Sterne verändern aber die Umgebung dramatisch: Sie gehen äußerst verschwenderisch mit ihrer Energie um und beeinflussen einen großen Bereich durch ihre intensive Strahlung. Dadurch ändern sie auch das Szenario, das beschreibt, wie sonnenähnliche Sterne entstehen. "Lange Zeit ging man davon aus, dass die Sonne in einer eher ruhigen Umgebung entstanden ist", so Hester, "aber wir glauben, dass wir ausreichend Beweise haben, die belegen, dass dies nicht der Fall war."

Entscheidend für die Beweisführung der Forschergruppe ist die kürzlich gemachte Entdeckung, dass sich in Meteoriten ein bestimmtes Isotop findet, das sich nur als Zerfallsprodukt von Eisen-60 erklären lässt. Eisen-60 hat eine Halbwertszeit von 1,5 Millionen Jahren und kann nur im Inneren von massereichen Sternen entstehen. Die Existenz von Eisen-60 im jungen Sonnensystem sollte also ein sehr starkes Argument für die Nähe eines massenreichen Sterns vor rund 4,5 Milliarden Jahren sein, als unsere Sonne gerade entstand.

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"Faszinierend an unserer Arbeit ist auch, dass sie wirklich interdisziplinär ist", meint Laurie Leshin, Direktor des Zentrums für Meteoritenstudien an der Arizona State University. "Sie kombiniert Astrophysik und das Studium von Meteoriten, also von kleinen Gesteinsbrocken, die man in der Hand halten kann und durch die wir etwas über unseren eigenen Ursprung lernen."

Wenn ein massereicher Stern geboren wird, sendet er intensive ultraviolette Strahlung aus, durch die eine so genannte HII-Region entsteht, eine Region aus heißem ionisierten Wasserstoff, die sich vom massereichen Stern ins All ausbreitet. Beispiele dafür wurden schon viele Male beobachtet: Beim Orion-Nebel, beim Trifid-Nebel oder beim Adler-Nebel handelt es sich jeweils um HII-Regionen. Wenn sich der ionisierte Wasserstoff ins All ausdehnt, geht ihm eine Schockwelle voraus, durch die Gas komprimiert und die Entstehung von massearmen Sternen angeregt wird. Doch bald erreicht diese stellaren Embryos die ultraviolette Strahlung des massereichen Sterns. Die Strahlung vertreibt das meiste Material und lässt nur noch einen massearmen Stern sowie eine protoplanetare Scheibe übrig, die unter diesen harschen Bedingungen regelrecht zu verdampfen beginnt.

Bald gibt es nur noch eine Sonne, die von einer protoplanetaren Scheibe umrundet wird, die in etwa die Ausmaße unseres Sonnensystems hat. Dieses System, so die Forscher, kann die intensive Strahlung überstehen und aus dem Material der Scheibe können einmal Planeten entstehen. Doch hat diese neue Sonne einen mächtigen Nachbarn, der mit seinem nuklearen Brennstoff äußerst verschwenderisch umgeht. Der massereiche Stern wird bald in einer Supernova explodieren und das in seiner Nähe entstandene Planetensystem mit im Inneren des massereichen Sterns gebildeten schweren Elementen anreichern - darunter auch das kurzlebige radioaktive Isotop Eisen-60.

"Und hier kommen nun die Meteoriten ins Spiel", erläutert Hester. "Wenn wir uns HII-Regionen anschauen, sind diese voller junger, sonnenähnlicher Sterne, von denen viele eine protoplanetare Scheibe haben. Und dann fragt man sich natürlich, was wohl mit diesen Systemen passiert, wenn ein massereicher Stern in der Nähe zur Supernova wird? Die Antwort ist einfach: Die werden mit gerade frisch prozessierten Elementen angereichert." Das Forscherteam ist sich sicher, dass man die Zusammensetzung von Meteoriten relativ leicht erklären kann, wenn man annimmt, dass in unserer Nähe eine Supernova-Explosion stattgefunden hat. "Wenn man also nach einem Beispiel sucht, wie es hier aussah, als unsere Sonne entstand, muss man sich den Adler- oder Trifid-Nebel anschauen."

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