Staubige Sternexplosionen

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Supernovae – also Sterne, die am Ende ihres Lebens explodieren – sind für den größten Teil des Staubs im Kosmos verantwortlich. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forscherteam aus den USA aufgrund der Untersuchung von Staubkörnern in Meteoriten. In den vergangenen Jahren stießen Astronomen bei ihren Beobachtungen insbesondere von Galaxien im jungen Kosmos auf unerwartet viel Staub, über dessen Ursprung seither heftig diskutiert wird. Die neue Analyse zeige, dass in der Umgebung von Supernovae sehr viel länger als bislang angenommen Staubpartikel entstehen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science Advances“.

„Die Entdeckung von großen Mengen an Staub in jungen Galaxien hat unsere Vorstellung von der Entstehung der Staubpartikel radikal verändert“, erläutern Nan Liu und ihre Kollegen von der Carnegie Institution for Science in Washington. „Das geringe Alter der Galaxien von weniger als 100 Millionen Jahren ist ein starkes Indiz für sich schnell entwickelnde Supernovae des Typs II als effektive Produzenten des Staubs.“ Doch ein Beweis für die Hypothese stand bislang aus, denn die direkte Beobachtung der Staubproduktion wird beispielsweise durch den bereits vor eine Sternexplosion im interstellaren Gas vorhandenen Staub erschwert.

Liu und ihre Kollegen beschritten deshalb einen indirekten Weg, um der Staubproduktion von Supernovae auf die Spur zu kommen. Sternexplosion in der Umgebung reicherten die Materie der Gaswolke, aus der vor 4,5 Milliarden das Sonnensystem entstanden ist, mit charakteristischen Staubpartikeln an – die sich beispielsweise eingebettet in Meteoriten aufspüren lassen. Versuche, mithilfe dieser Staubpartikel die Staubentstehung von Supernovae zu untersuchen, gab es bereits einige – allerdings mit widersprüchlichen Ergebnissen.

Die Kunst sei, so Liu und ihre Kollegen, in den Staubpartikeln Isotope aufzuspüren und zu analysieren, deren Verhältnisse nahezu unabhängig von anderen Prozessen im Verlauf der Entwicklung des Sonnensystems sind. Die Forscher verwendeten Vanadium und Titan, beide Elemente kondensieren leicht auf Siliziumkarbid, aus dem ein bis zwei Prozent des präsolaren Staubs bestehen. Das Team untersuchte 16 Siliziumkarbid-Staubkörner aus Meteoriten und fand eine deutliche Korrelation zwischen den Häufigkeiten der Isotope Silizium-28 und Titan-49. Diese lässt sich durch den radioaktiven Zerfall von Vanadium-49 in Titan-49 erklären – aber nur dann, wenn der Löwenanteil des Vanadiums bereits bei der Bildung der Staubkörner zerfallen war. Da die Halbwertszeit dieses Zerfallsprozesses 330 Tage beträgt, müsse die Staubproduktion mehrere Jahre lang andauern, folgern Liu und ihre Kollegen. So können Supernovae also tatsächlich für die großen Mengen an Staub verantwortlich sein, die bereits in jungen Galaxien vorhanden sind.

Quelle: dx.doi.org/10.1126/sciadv.aao1054

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