Auf der Suche nach dem kosmischen Ursprung von Silber

Quelle: European Southern Observatory/ESO

Sterne, die etwa zehnmal mehr Masse in sich vereinen als unserer Sonne, explodieren am Ende ihres Lebens als sogenannte Supernova. Hierbei werden Elemente wie Silber in den Weltraum geschleudert bzw. überhaupt erst erzeugt. Die Abbildung zeigt die künstlerische Darstellung der ersten Momente einer solchen Explosion, bevor der Stern auseinander gerissen wird.

Auf der Suche nach den kosmischen Ursprüngen schwerer Elemente hat die Heidelberger Wissenschaftlerin Dr. Camilla Hansen herausgefunden, dass Silber nur während der Explosion ganz bestimmter Sterne gebildet wurde. Gold dagegen hat seinen Ursprung in der Explosion anderer Sterne. Das zeigt die Vermessung verschiedener massereicher Sterne, mit deren Hilfe die schrittweise Entstehung der Bausteine aller Materie rekonstruiert werden kann. Die Ergebnisse der Untersuchungen, die Dr. Hansen vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) gemeinsam mit weiteren Forschern aus Deutschland sowie Kollegen aus Schweden und Japan durchgeführt hat, wurden in der Zeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Die leichten Elemente Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium wurden einige Minuten nach dem Urknall erzeugt. Alle schwereren Elemente sind erst später im Inneren von Sternen oder bei Sternexplosionen entstanden, wobei jede Sterngeneration einen kleinen Teil zur Anreicherung des Universums mit chemischen Elementen beigetragen hat. Welche Elemente ein Stern im Laufe seines Lebens erzeugen kann, hängt vor allem von seiner Masse ab. Sterne, die etwa die zehnfache Masse unserer Sonne in sich vereinen, explodieren am Ende ihres Lebens als sogenannte Supernova und produzieren dabei unter anderem auch Elemente, die schwerer sind als Eisen und durch die Explosion freigesetzt werden. Je nachdem, wie schwer der Stern ursprünglich war, können dabei auch Silber oder Gold entstehen.

Wenn verschiedene Sterne der gleichen Masse explodieren, dann ist das Verhältnis der dabei erzeugten und in den Weltraum geschleuderten Elemente identisch. Diese konstante Relation erhält sich in den nachfolgenden Sterngenerationen, die sich aus den Resten ihrer Vorgänger neu bilden. Die Untersuchungen der Wissenschaftler um Dr. Hansen haben nun gezeigt, dass die Menge an Silber in den vermessenen Sternen vollkommen unabhängig von der anderer schwerer Elemente wie beispielsweise Gold ist. Die Beobachtungen weisen erstmals klar darauf hin, dass Silber bei einem ganz besonderen Fusionsprozess während einer Supernovaexplosion entsteht und sich von dem Prozess unterscheidet, der zur Bildung von Gold führt. Daher kann nach Ansicht der Wissenschaftler das Silber nicht gemeinsam mit Gold entstanden sein, sondern die Elemente müssen ihren Ursprung in Sternen unterschiedlicher Masse haben.

„Dies sind die ersten stichhaltigen Beweise für einen besonderen Fusionsprozess während der Explosion eines Sterns, der bisher nur vermutet wurde“, sagt Dr. Hansen. „Nach dieser Entdeckung müssen wir mit Simulationen dieser Vorgänge bei Supernovaexplosionen genauer untersuchen, wann die Bedingungen für die Bildung von Silber gegeben sind. Wir können so herausfinden, wie schwer die Sterne waren, die beim dramatischen Ende ihres Lebens Silber erzeugen konnten.“

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Originalpublikation:
C. J. Hansen, F. Primas, H. Hartman, K.-L. Kratz, S. Wanajo, B. Leibundgut, K. Farouqi, O. Hallmann, N. Christlieb, H. Nilsson: Silver and palladium help unveil the nature of a second r-process. Astronomy & Astrophysics (September 2012), doi: 10.1051/0004-6361/201118643

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Dr. Camilla Juul Hansen
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