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Sternenstaub aus einer Supernova
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Chemie
astronews.com
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.
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.
"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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