Staubige Sternexplosionen

Rainer Kayser

In den vergangenen Jahren stießen Astronomen insbesondere bei der Beobachtung von Galaxien im jungen Kosmos auf unerwartet viel Staub. Über dessen Ursprung wird seither heftig diskutiert. Eine Analyse von Staubkörnern in Meteoriten zeigt nun, dass Supernovae für den größten Teil des Staubs im Weltall verantwortlich sind. In der Umgebung dieser Sternexplosionen entstünden sehr viel länger als bislang angenommen Staubpartikel, berichten Nan Liu von der Carnegie Institution for Science in Washington und ihre Kollegen im Fachblatt „Science Advances“.

Krebsnebel und elektronenmikroskopische Aufnahme eines Siliziumkarbid-Staubkorns.

Supernova-Staub

Die Entdeckung von großen Mengen an Staub in jungen Galaxien habe unsere Vorstellung von der Entstehung der Staubpartikel radikal verändert, erläutern die Wissenschaftler. Die Galaxien weisen ein Alter von weniger als hundert Millionen Jahren auf. Daher nehmen Astronomen an, dass der Staub von Supernovae des Typs II stammt, die sich vergleichsweise schnell entwickeln. Doch ein Beweis für diese Hypothese stand bislang aus. Denn die direkte Beobachtung der Staubproduktion wird beispielsweise durch den bereits vor eine Sternexplosion im interstellaren Gas vorhandenen Staub erschwert.

Das Team um Liu beschritt deshalb einen indirekten Weg, um der Staubproduktion von Supernovae auf die Spur zu kommen. Unser Sonnensystem formte sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren aus einer Gaswolke, die von Sternexplosionen mit charakteristischen Staubpartikeln angereichert wurde. Letztere müssten 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, Isotope in den Staubpartikeln aufzuspüren und zu analysieren, deren Verhältnisse nahezu unabhängig von anderen Prozessen im Verlauf der Entwicklung des Sonnensystems seien. Die Forscher entschieden sich nun für Vanadium und Titan. Beide Elemente kondensieren leicht auf Siliziumkarbid, aus dem ein bis zwei Prozent des präsolaren Staubs bestehen. Das Team untersuchte insgesamt 16 Staubkörner aus Siliziumkarbid, die man in Meteoriten fand. Zwischen den Häufigkeiten der Isotope Silizium-28 und Titan-49 gab es eine deutliche Korrelation.

Dieses Ergebnis lässt sich durch den radioaktiven Zerfall von Vanadium-49 in Titan-49 erklären – aber nur dann, wenn der Löwenanteil des Vanadiums bei der Bildung der Staubkörner bereits zerfallen war. Da die Halbwertszeit dieses Zerfallsprozesses 330  Tage beträgt, müsse die Staubproduktion mehrere Jahre lang andauern, folgern die Wissenschaftler um Liu. So können Supernovae also tatsächlich für die großen Mengen an Staub verantwortlich sein, die bereits in jungen Galaxien vorhanden sind.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2018/staubige-sternexplosionen/