Staubige Meteoriten
Neue Analysen zeigen, dass unser Sonnensystem aus doppelt so viel Supernova-Staub besteht als bisher angenommen.
Für Wissenschaftler sind Meteoriten wertvolle Zeugen aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Sie bestehen aus den ältesten Bausteinen unseres Planetensystems, enthalten aber auch Einschlüsse winziger Sternenstaubkörnchen, die älter sind als unsere Sonne. Die häufigste Art von Sternenstaub sind Silikatkörner von wenigen hundert Nanometern Größe. Der in den Meteoriten mitreisende Sternenstaub stammt zum Großteil aus den Resten von Roten Riesensternen. Ein kleinerer, aber signifikanter Teil des Sternenstaubs stammt aus Supernova-Explosionen.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie konnten jetzt zeigen, dass der Anteil des Silikat-Sternenstaubs, der aus Supernovae stammt, in den Meteoriten etwa doppelt so hoch ist, als bisher angenommen. Sie schätzen ihn auf 25 bis dreißig Prozent. Daraus leiten sie ab, dass die Staub- und Gaswolke, aus der unser Sonnensystem vor 4,6 Milliarden Jahren entstand, etwa ein Prozent „echten“ Supernovastaub enthielt.
„Wir konnten mit unserer Studie zeigen, dass ein nicht zu vernachlässigender Anteil der in Meteoriten gefundenen präsolaren Sternenstaubkörnchen, von denen man annahm, dass sie von Roten Riesensternen stammen, stattdessen in Supernova-Explosionen entstanden sind“, sagt Physiker Jan Leitner. Der Nachweis gelang den Mainzer Wissenschaftlern durch die präzise Bestimmung der Sauerstoff- und Magnesium-Isotopenverhältnisse in Silikat-Sternenstaubkörnern. Es zeigte sich, dass die Magnesium-Isotopenzusammensetzungen in einigen der untersuchten Silikat-Sternenstaubkörner durch die Nova-Modelle erklärt werden können, nicht jedoch deren Sauerstoff-Isotopenverhältnisse. Letztere können zwar durch Modelle für Rote Riesensterne erklärt werden, nicht aber die gefundenen Magnesium-Isotopenzusammensetzungen. Einzig neuere Supernova-Modelle treffen Aussagen, die sowohl die gemessenen Isotopenzusammensetzungen von Magnesium als auch die von Sauerstoff sehr gut erklären.
Die Forscher erklären dieses Phänomen damit, dass die Kernfusionsprozesse, die bei Supernovae, Novae und Roten Riesen ablaufen, jeweils unter anderen Bedingungen stattfinden. Dadurch entsteht für eine Vielzahl von Elementen eine ganz charakteristische Isotopensignatur, die in den Silikat-Körnern einen spezifischen Fingerabdruck hinterlässt. Die ursprüngliche Annahme, dass der weitaus größte Teil des Sternenstaubs aus Roten Riesen stammt, beruht auf Analysen der Verhältnisse der Sauerstoffisotope in den Silikatkörnern, die sich auf eine ganz charakteristische Art und Weise von denjenigen unserer Sonne unterscheiden.
Die untersuchten Sternenstaubkörner wurden in verschiedenen Meteoriten entdeckt, die man in der Antarktis und der Sahara fand. Im Rahmen einer vorhergehenden Studie hatten die Max-Planck-Forscher die Sternenstaubkörner anhand ihrer anomalen Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung identifiziert und daraus die Häufigkeit von Sternenstaub in den Meteoriten bestimmt.
Der Nachweis gelang den Forschern mit Hilfe eines speziellen Massenspektrometers, der NanoSIMS. Mit diesem Gerät kann man die Isotopenzusammensetzung von Materialien auf einer Größenskala von fünfzig bis hundert Nanometern ermitteln. Die präzisen Messungen der Magnesiumisotope wurden erst durch den Einbau einer neuartigen Ionenquelle vor anderthalb Jahren möglich. Zuvor stand nur ein Ionenstrahl zur Verfügung, der größer war als die zu untersuchenden Sternenstaubkörnchen, weswegen die Messergebnisse durch das umgebende Material verfälscht wurden.
MPCh / JOL
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
J. Leitner & P. Hoppe: A new population of dust from stellar explosions among meteoritic stardust, Nat. Astron., online 10. Juni 2019; DOI: 10.1038/s41550-019-0788-x - NAMIP - Nano- und Mikropartikelforschung, Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
