Cassini fängt interstellaren Staub

Ein in Heidelberg konstruierter Staubdetektor auf der Raum­sonde Cassini – der Cosmic Dust Ana­lyser – hat mehrere extrem kleine und sehr seltene Partikel inter­stellaren Staubs identi­fiziert und ihre chemische Zusammen­setzung gemessen. Dabei zeigte sich über­raschend, dass die unter­schiedlichen Staub­teilchen sehr ähnlich zusammen­gesetzt sind und den gesamten Element­mix des Kosmos in sich versammeln. Die beteiligten Forscher vermuten daher, dass der Staub im inter­stellaren Raum fort­laufend zerstört, neu­ge­bildet und damit in seiner Zusammen­setzung an­ge­glichen wird.

„Interstellarer Staub, dessen einzelne Teilchen nur etwa zwei­hundert Nano­meter groß sind, ist gewisser­maßen eine der letzten Bastionen des Unbe­kannten im Welt­raum“, erklärt der Mario Trieloff vond er Uni Heidel­berg. Der Staub ist Teil der inter­stellaren Materie, die neben schweren Elementen haupt­säch­lich aus Wasser­stoff und Helium besteht. Für eine Unter­suchung des inter­stellaren Staubs sind die Wissen­schaftler darauf an­ge­wiesen, dass die Teil­chen in unser Sonnen­system ein­dringen. Die Raum­sonde Star­dust konnte in den Jahren 2000 und 2002 bereits Partikel des sehr schwachen Stroms ein­fangen, der durch unser Sonnen­system zieht. „Diese Teil­chen waren aller­dings unge­wöhn­lich groß. Daher sind die Unter­suchungs­ergebnisse daraus möglicher­weise nicht reprä­sen­tativ“, so Trieloff. Dagegen konnte Cassini unter Millionen planetarer Staub­partikel 36 Partikel inter­stellaren Staubs identi­fizieren. Zudem ist der Cosmic Dust Analyser in der Lage, diese per Massen­spektro­metrie direkt vor Ort zu unter­suchen.

Das Ergebnis der Messungen war überraschend. Die 36 Partikel inter­stellaren Ursprungs, die in ihrer Zusammen­setzung sehr ähnlich sind, enthalten eine Mischung der wichtigen gesteins­bildenden Elemente Magnesium, Eisen, Silicium und Calcium in durch­schnittlichen kosmischen Häufig­keiten. Obwohl ein Staub­teilchen weniger als ein Billion­stel Gramm Masse besitzt, ist darin mit Aus­nahme sehr flüchtiger Gase der gesamte Elemen­tmix des Kosmos ver­sammelt. Die meisten Wissen­schaftler hatten verschieden zusammen­ge­setzte Staub­popula­tionen erwartet, die den ver­schiedenen Ent­stehungs­prozessen in Atmo­sphären sterbender Sterne ent­sprechen.

Nach Einschätzung der Forscher hat der Staub seine Indivi­dualität verloren, weil er im All homo­geni­siert wurde. Dort befinden sich riesige, Millionen Grad heiße Blasen von Super­nova-Explo­sionen. Deren Ränder bestehen aus Schock­fronten, die mit hunderten Kilo­metern pro Sekunde expan­dieren. Theore­tische Über­legungen hatten bereits nahe­ge­legt, dass inter­stellarer Staub diese energie­reiche Umge­bung nur ein paar hundert Millionen Jahre über­leben kann und es nur wenigen Partikeln gelingt, in sich neu bildende Planeten­systeme zu gelangen. Die aktuellen Unter­suchungs­ergeb­nisse bestätigten nun, dass die meisten Partikel zer­stört und in kühlen und dichten Regionen des Welt­alls – den Molekül­wolken – wieder neu gebildet werden. Von dort aus bringen inter­stellare Winde die Teil­chen als homo­geni­sierten Staub in unser Sonnen­system.

RKU / RK