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XMM-NEWTON
Mehr Kalzium im Universum als erwartet
von Stefan Deiters
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6. Februar 2007

Das Universum enthält deutlich mehr Kalzium als bislang angenommen. Zu diesem Ergebnis kamen niederländische Astronomen mit Hilfe des europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton. Die Wissenschaftler bestimmten die Häufigkeit verschiedener Elemente in insgesamt 22 Galaxienhaufen. Außerdem scheinen sich weitaus mehr Supernovae in Doppelsternsystemen zu ereignen.

Abell 1689

XMM-Newtons Blick auf den Galaxienhaufen Abell 1689. Zu sehen ist der Röntgenschein des heißen Gases zwischen den Galaxien. Foto: ESA, Jelle de Plaa (SRON)

Abell 1689

Hubble-Bild von Abell 1689. Foto: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team und ESA. [mehr über dieses Bild]

Das Eisen in unserem Blut, der Sauerstoff den wir atmen, das Kalzium in unseren Knochen und das Silizium im Sand - all diese Elemente entstanden durch das gewaltsame Ende eines Sterns, der während einer so genannten Supernova-Explosion diese in seinem Inneren und während der Explosion entstandenen Elemente ins All geblasen hat. Dadurch wurden sie zu den Grundbausteinen neuer Sterne, neuer Planeten und letztlich auch die Grundlage für neues Leben. Die Untersuchung wie chemische Elemente im Universum verteilt sind, ist deswegen in gewisser Weise auch eine Suche nach den eigenen Anfängen. Doch es gibt noch erhebliche Lücken beim Verständnis der Elementeverteilung.

Antworten suchen die Astronomen in großen weit entfernten Galaxienhaufen. "Solche Haufen", erläutert Jelle de Plaa vom SRON Netherlands Institute for Space Research, "sind so etwas wie die Großstädte des Universums. Sie bestehen aus Hunderten von Galaxien, die jede Tausende von Millionen von Sternen enthält. Eingebettet sind diese Galaxien in eine gewaltige Wolke aus heißem Gas, die den Haufen wie Nebel ausfüllt. Wegen ihrer gewaltigen Ausmaße und ihrer Anzahl ist die meiste Materie im Universum in Galaxienhaufen zu finden. Und während der letzten Milliarde Jahren wurde durch Supernova-Explosionen das heiße Gas in den Haufen mit schwereren Elementen wie Sauerstoff, Kalzium und Eisen angereichert."

Mit Hilfe des europäischen Weltraumteleskops XMM-Newton hat de Plaa und seine Kollegen die Häufigkeiten von Sauerstoff, Neon, Silizium, Schwefel, Argon, Kalzium, Eisen und Nickel in 22 Galaxienhaufen bestimmt. Insgesamt, so schätzen die Forscher, beobachteten sie die "Verschmutzung" des heißen Gases durch Hunderttausend Millionen Supernovae. Doch als die Astronomen die gefundenen Werte mit den theoretischen Vorhersagen aus Supernova-Modellen verglichen, machten sie eine überraschende Entdeckung: Die Häufigkeit von Kalzium war 1,5 mal größer als aus der Theorie erwartet.

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Und noch etwas Ungewöhnliches fanden die Niederländer: Offenbar handelte es sich bei vielen Supernovae um einen ganz bestimmten Typus, bei dem ein Weißer Zwerg, der sich in einem Doppelsternsystem befindet, explodiert ist. Der kompakte Weiße Zwerg zieht dabei beständig Material von seinem Begleitstern ab und lagert es auf seiner Oberfläche ab - so lange, bis sein Inneres das Gewicht der zusätzlichen Materie nicht mehr stützen kann und der Weiße Zwerg als Supernova explodiert.

"Ungefähr die Hälfte der Supernova-Explosionen, die je in den beobachteten Galaxienhaufen stattfanden, scheinen auf diese Weise zustande gekommen zu sein", erläutert De Plaa. "Das ist deutlich mehr als der Anteil dieses Supernova-Typs in unserer eigenen Galaxie. Hier machen sie schätzungsweise nur 15 Prozent aus."

Die neuen Resultate, die in der europäischen Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen, dürften also für Astronomen, die sich mit der Theorie von Supernova-Explosionen beschäftigen, äußerst interessant sein. "Bis heute haben Astronomen oft raten müssen, wie genau sich eine Supernova abspielt", so De Plaa. "Da wir hier die Überbleibsel von Hunderttausend Millionen Supernovae auf einmal gemessen haben, gibt es nun deutlich bessere Mittelwerte als zuvor. Das sollte der Supernova-Gemeinde helfen, besser zu verstehen wie Weiße Zwerge sterben."

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siehe auch
Supernovae: Neuer Prozess bei Elemententstehung entdeckt - 4. Mai 2006
Chandra: Wo lebenswichtige Elemente entstehen - 29. Oktober 2001
XMM-Newton: Scharfer Blick auf Supernova-Überrest - 29. November 2001
Elemententstehung: Hinweise aus dem Halo der Milchstraße - 28. November 2000
Links im WWW
XMM-Newton, Webseite der ESA
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