26.05.2021 • AstronomieAstrophysikKernphysik

Europium-Sterne in der Zwerggalaxie Fornax

Neuer Einblick in den Ursprung der Elemente gelungen.

Europium ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung der schweren Elemente durch den schnellen Neutronen­einfang­prozess. Dieser r-Prozess ist entscheidend sowohl für die Bildung der Hälfte der Elemente, die schwerer sind als Eisen, als auch für das gesamte Vorkommen an Thorium und Uran im Universum. Die EUROPIUM-Gruppe hat theoretische astro­physikalische Simulationen mit Beobachtungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in Zwerg­galaxien kombiniert. Letztere sind kleine, von dunkler Materie dominierte Galaxien, die um unsere Galaxie kreisen. Zwerg­galaxien sind exzellente Test­objekte für die Unter­suchung des r-Prozesses, da einige der ältesten metall­armen Sterne eine Über­häufig­keit von r-Prozess-Elementen aufgewiesen haben. Studien haben sogar postuliert, dass nur ein einziges neutronen­reiches Ereignis für diese Anreicherung in den kleinsten Zwerg­galaxien verantwortlich sein könnte.

Abb.: Die EUROPIUM-Gruppe hat theo­re­tische astro­physi­ka­lische...
Abb.: Die EUROPIUM-Gruppe hat theo­re­tische astro­physi­ka­lische Simu­la­tionen mit Beob­ach­tungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in Zwerg­galaxien kom­bi­niert. Hier die Fornax-Zwerg­galaxie. (Bild: ESO / Digitized Sky Survey 2)

Mit ihrer neuen Entdeckung ist es den Forschern gelungen, den höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt zu bestimmen – und sie haben einen neuen Namen für diese Sterne geprägt: „Europium-Sterne“. Diese Sterne gehören zur Zwerggalaxie Fornax – einer sphäroidischen Zwerggalaxie mit einem hohen Sterngehalt. Das Team berichtet außerdem über die erste Beobachtung von Lutetium in einer Zwerggalaxie und der größten Stichprobe von beobachtetem Zirconium.

Die „Europium-Sterne“ in Fornax wurden kurz nach einer explosiven Produktion schwerer Elemente geboren. Aufgrund der hohen stellaren Metall­häufig­keit muss das extreme r-Prozess-Ereignis erst vor vier bis fünf Milliarden Jahren stattgefunden haben. Das ist ein sehr seltener Fund, da die meisten europium­reichen Sterne viel älter sind. Daher geben die Europium-Sterne Einblicke in den Ursprung der Elemente im Universum zu einem sehr spezifischen und späten Zeitpunkt.

Schwere Elemente entstehen durch den r-Prozess bei der Verschmelzung zweier Neutronen­sterne oder beim explosiven Ende masse­reicher Sterne mit starken Magnet­feldern. Die EUROPIUM-Gruppe hat diese beiden hoch­energetischen Ereignisse analysiert und detaillierte Studien zur Element­produktion in diesen Umgebungen durchgeführt. Aufgrund der immer noch großen Unsicher­heiten in den kern­physi­ka­lischen Angaben ist es jedoch nicht möglich, die schweren Elemente in den „Europium-Sternen“ eindeutig einer dieser astro­physi­ka­lischen Umgebung zuzuordnen. Zukünftige Experimente im neuen Beschleuniger­zentrum FAIR am GSI-Helmholtz­zentrum für Schwer­ionen­forschung in Darmstadt werden diese Unsicher­heiten deutlich reduzieren.

Darüber hinaus wird das neue Cluster­projekt ELEMENTS in einzig­artiger Weise Simulationen von Neutronen­stern­verschmelzungen, Nukleo­synthese-Berechnungen mit den neuesten experi­men­tellen Informationen und Beobachtungen kombinieren, um die seit langem bestehende Frage zu untersuchen: Wo und wie werden schwere Elemente im Universum produziert?

TU Darmstadt / RK

Weitere Infos

 

Anbieter des Monats

Dr. Eberl MBE-Komponenten GmbH

Dr. Eberl MBE-Komponenten GmbH

Das Unternehmen wurde 1989 von Dr. Karl Eberl als Spin-off des Walter-Schottky-Instituts der Technischen Universität München gegründet und hat seinen Sitz in Weil der Stadt bei Stuttgart.

Veranstaltung

Spektral vernetzt zur Quantum Photonics in Erfurt

Spektral vernetzt zur Quantum Photonics in Erfurt

Die neue Kongressmesse für Quanten- und Photonik-Technologien bringt vom 13. bis 14. Mai 2025 internationale Spitzenforschung, Industrieakteure und Entscheidungsträger in der Messe Erfurt zusammen

Meist gelesen

Themen