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Neuer Prozess bei Elemententstehung entdeckt
Redaktion / Universität Basel
astronews.com
4. Mai 2006
Die schweren Elemente im Universum entstehen bei
Supernova-Explosionen massereicher Sterne. Bislang ließ sich aber die Häufigkeit
von einigen schweren Elementen mit der aktuellen Theorie nur unzureichend
erklären. Ein Team von Physikern der Universität Basel hat nun einen neuen
Prozess entdeckt, der die Entstehung der Elemente während einer
Supernova-Explosion besser beschreiben kann.
Schwere Elemente entstehen während einer Supernova-Explosion. Der Krebsnebel M1 oder NGC
1952 ist ein Überrest einer solchen Explosion. Foto: NASA, ESA, J. Hester und A. Loll
(Arizona State University) [mehr
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Die heute im Universum vorhandenen chemischen Elemente, die im Periodensystem
der Elemente übersichtlich angeordnet sind, kennt man gut. Man hat auch einen
recht guten qualitativen Überblick über ihre Entstehung, allerdings bestehen
eine Reihe ungelöster Probleme und offener Fragen.
Die drei Elemente Wasserstoff, Helium und Lithium entstanden während des
Urknalls. Die Verschmelzung zu schwereren Elementen begann nach der Entstehung
der ersten Sterne, etwa 200 Millionen Jahre später, und setzt sich bis heute hin
fort. Im Inneren der Sterne wird nämlich durch die Fusion leichterer Elemente zu
schwereren Elementen Energie gewonnen.
Das schwerste Element, das durch solche Verschmelzungen entstehen kann, ist
Eisen. Alle Elemente die schwerer sind können nicht während des normalen
Sternenlebens entstehen. Sie entstehen dam Ende des Lebens eines massereichen
Sterns während einer so genannten Supernova-Explosion. Allerdings ließ sich mit
diesen seit längeren bekannten Prozessen der Nukleosynthese die Häufigkeit einer
Reihe von schweren Atomkernen im Universum nur unzureichend erklären.
Die Physikerin Carla Fröhlich sowie Prof. Matthias Liebendörfer und Prof.
Friedrich-Karl Thielemann vom Departement für Physik und Astronomie der
Universität Basel haben nun einen Prozess beschrieben, der erstmals eine
Erklärung zur Entstehung der Häufigkeiten der Elemente Kupfer und Zink sowie
Strontium, Yttrium, Zirkonium, Molybdän und Ruthenium aufzeigt.
Während der ersten paar Sekunden einer Supernova-Explosionen, so die These der
Forscher, komme ein "νp-Prozess" in Gang. Nachdem der Fluss von Neutrinos und
Antineutrinos anfänglich ein protonenreiches Gemisch erzeugt, in dem Elemente
bis Kupfer und Zink entstehen, reagieren die durch die Explosion freigesetzten
Antineutrinos mit Protonen und wandeln sie unter extrem hohen Temperaturen in
Neutronen um. Dadurch entsteht eine hohe Neutronendichte, die die Nukleosynthese
weiterer schwerer Elemente begünstigt.
Die Arbeit des Basler Teams, die in Kooperation mit der Gesellschaft für
Schwerionenforschung Darmstadt, dem amerikanischen Oak Ridge National Laboratory
und den Universitäten Arhus, Barcelona und Toronto entstand, wurde im April in
der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
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