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METEORITEN
Sternenstaub aus einer Supernova
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Chemie
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19. Januar 2012

Wissenschaftler haben Staubeinschlüsse in einem Meteoriten untersucht, die aus einer Supernova stammen und damit älter sind als unser Sonnensystem. Ihre Analyse ergab, dass sich in den Überresten explodierender Sterne tatsächlich Schwefelverbindungen bilden müssen. Diese spielen bei zahlreichen Prozessen eine wichtige Rolle, nicht zuletzt bei der Entstehung von Leben.

Murchison

Sternenstaub aus einer Supernova: Die elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt ein Siliziumkarbid-Korn aus dem Meteoriten Murchison. Das im Durchmesser knapp einen Mikrometer große Staubteilchen stammt aus einer Supernova.  Bild: Peter Hoppe, MPI für Chemie

Theoretische Modelle sagen voraus, dass sich in den Überresten von explodierenden Sternen, also von Supernovae, Schwefelmoleküle bilden sollten. Diese spielen bei zahlreichen Prozesse eine wichtige Rolle und sind letztendlich auch wichtig für die Entstehung von Leben. Den Nachweis, dass dies auch tatsächlich passiert, erbrachte jetzt ein Forscherteam aus Deutschland, Japan und den USA mit Hilfe von Isotopenanalysen von Meteoriten-Sternenstaub. Das Team um Peter Hoppe, Astrophysiker am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, isolierte zunächst tausende, etwa 0,1 bis 1 Mikrometer große Siliziumkarbid-Sternenstaubkörnchen aus dem Meteoriten Murchinson.

Diese Sternenstaubkörner stammen aus einer Supernova und sind älter als unser Sonnensystem. In den Proben bestimmten die Forscher mit einem hochempfindlichen Spektrometer, der sogenannten NanoSIMS, die Isotopenverteilung. Hierbei schießt ein Ionenstrahl auf die einzelnen Sternenstaubkörner und löst aus der Oberfläche Atome heraus. Ein Spektrometer trennt sie dann nach ihrer Masse und misst die Isotopen-Häufigkeit. Isotope eines chemischen Elements besitzen die gleiche Anzahl an Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen.

Bei fünf Siliziumkarbid-Proben fanden die Astrophysiker eine ungewöhnliche Isotopenverteilung: Sie wiesen viele schwere Silizium- und wenig schwere Schwefelisotope nach, was nicht zu bisherigen Modellen über die Isotopenhäufigkeiten in Sternen passt. Gleichzeitig konnten sie Zerfallsprodukte von radioaktivem Titan nachweisen, welches nur in den innersten Zonen einer Supernova entstanden sein kann. Das wiederum beweist, dass die analysierten Sternenstaubkörner tatsächlich aus einer Supernova stammen.

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"Die von uns gefundenen Sternenstaubkörner sind extrem selten. Bezogen auf das gesamte Meteoritenmaterial machen sie nur etwa den 100-millionstel Teil aus. Dass wir sie gefunden haben, ist großer Zufall - besonders, da wir eigentlich auf der Suche nach Siliziumkarbid-Sternenstaub mit isotopisch leichtem Silizium waren", erklärt Hoppe. "Die Signatur mit isotopisch schwerem Silizium und leichtem Schwefel kann nur dadurch plausibel erklärt werden, dass in den innersten Zonen der Überreste einer Supernova Siliziumsulfid-Moleküle gebildet wurden." Anschließend wurden die Sulfid-Moleküle von sich bildenden Siliziumkarbid-Kristallen umschlossen.

Diese Kristalle sind dann vor etwa 4,6 Milliarden Jahren in den solaren Urnebel gelangt und wurden in die entstehenden Planeten und Planetoiden eingebaut, von denen auch der Meteorit Murchison stammt. Mit Hilfe von Infrarot-Spektren hat man schon Kohlenmonoxid und Siliziumoxid in den Überresten von Supernova-Explosionen nachgewiesen. In Modellen wurde zwar auch die Bildung von Schwefelmolekülen schon vorausgesagt, konnte aber bisher nicht bewiesen werden. Die Messungen am Siliziumkarbid-Sternenstaub bestätigen nun die Vorhersagen, nach denen in den inneren Zonen des Supernova-Auswurfmaterials einige Monate nach der Explosion bei Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius Siliziumsulfid-Moleküle entstehen.

Der untersuchte Meteorit verdankt seinen Namen der australischen Stadt Murchison, in der er 1969 gefunden wurde. Für Astronomen ist er ein unerschöpfliches Tagebuch zur Entstehung unseres Sonnensystems, da er seit seiner Bildung nahezu unverändert blieb. Neben den Sternenstaub-Einschlüssen aus dem Auswurf von Supernovae transportierte Murchison beispielsweise auch Staub auf die Erde, der sich im Wind Roter Riesensterne gebildet hat. Eine weitere Analysen dürfte den Wissenschaftlern also noch einiges über die Prozesse in Sternen und über die Entstehung des Sonnensystems verraten.

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siehe auch
Meteoriten: Die Keimzellen der Planeten - 4. April 2011
Astrobiologie: Kam die Linkshändigkeit aus dem All? - 18. März 2009
Meteoriten: Lebensbausteine aus dem All - 17. Juni 2008
Meteoriten: Die ältesten Gesteine im Sonnensystem - 9. Februar 2006
Meteoriten: Lebensbausteine aus Sternenstaub - 24. Juni 2004
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Chemie
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