Studie zeigt: Wir sind wirklich Sternenstaub
Copyright Guillaume Seigneuret and NASA
Baltimore (USA) – Wenn sterbende Sterne ihre letzten Atemzüge aushauchen, so verteilen sie ihre Asche im Kosmos. Angereichert mit unterschiedlichen chemischen Elementen – darunter Kohlenstoff, eine der Grundbausteine des irdischen Lebens – wird diese “Asche” von Sonnen- bzw. Sternenwinden verbreitet und in der Milchstraße verteilt.
Wie das Team um Paola Marigo von der Universität Padua und Jeffrey Cummings von der Johns Hopkins University aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-020-1132-1) berichtet, offenbart das Studienergebnis neue Erkenntnisse über die Herkunft des Kohlenstoffs in unserer Heimatgalaxie.
„Unsere Ergebnisse liefern deutliche Grenzwerte für die Fragen danach, wie und wann der Kohlenstoff von Sternen unserer Galaxie erzeugt wurde und so das Rohmaterial unserer Sonne und ihres Sonnensystems vor rund 4,6 Milliarden Jahren lieferte“, erläutert Cummings.
Hintergrund
Der Ursprung des für das irdische Leben grundlegenden Elements Kohlenstoffs innerhalb der Milchstraße ist unter Astrophysikern immer noch umstritten. Einige Wissenschaftler bevorzugen die Theorie, wonach massearme Sterne ihre kohlenstoffreichen Hüllen am Ende ihres Sternenlebens mit stellaren Winden ins All geschleudert haben und so zu sogenannten Weißen Zwergen wurden. Andere sehen hingegen in Sternenexplosionen massereicher Sterne, sogenannten Supernovae, die Quelle des Kohlenstoffs.
Anhand von Beobachtungsdaten mit dem Keck Observatory auf dem Mauna Kea auf Hawaii von August bis September 2018 haben die Astrophysiker und Astrophysikerinnen um Marigo und Cummings Weiße Zwerge in offenen Sternenhaufen der Milchstraße beobachtet. Bei diesen offenen Clustern handelt es sich Sternengruppen aus einigen tausend Sternen, die durch ihre gemeinsame Gravitation zusammengehalten werden.
Auf der Grundlage ihrer Analysen haben die Astrophysiker dann die Masse der weißen Zwergsterne vermessen und nutzten die Theorie zur stellaren Evolution, um das Alter dieser Weißen Zwerge zu bestimmen.
www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ HIER können Sie den täglichen kostenlosen GreWi-Newsletter bestellen +
Das Verhältnis zwischen der Geburtsmasse und der finalen Masse der Weißen Zwerge wird als „Anfangs-Endmassen-Relation“ bezeichnet, anhand derer sich die Lebenszyklen von Sternen ablesen lässt. Frühere Untersuchungen hatten bislang stets ein zunehmend lineares Verhältnis aufgezeigt: Je massereicher ein Stern also bei seiner Geburt, desto massereicher auch der nach dem Sternentot verbleibende Weiße Zwerg.
Als Cummings und Kollegen nun aber dieses Verhältnis für die untersuchten Sterne errechnet hatten, entdeckten sie zu ihrer eigenen Verwunderung, dass die Weißen Zwerge der untersuchten Gruppe offener Sternenhaufen größere Massen besaßen als Astrophysiker zuvor erwartet hatten.
Diese Entdeckung brach mit dem linearen Trend früher Studien. Mit anderen Worten: Sterne, die vor rund einer Milliarden Jahre entstanden waren, erzeugten keine Weißen Zwerge mit den bislang angenommenen 0,60 is 0,65 Sternenmassen, doch “starben” diese Sterne und hinterließen masserreichere Überreste mit 0,7 bis 0,75 Sternenmassen.
Die Forscher vermuten, dass dieser Bruch erklären kann, wie Kohlenstoff von massearmen Sternen seinen Weg in die sonstige Milchstraße fand: „In den letzten Phasen ihres Sternenlebens, erzeugten Sterne von der doppelten Masse unserer Sonne neue Kohlenstoffatome in ihrem heißen Inneren, transportierten diese dann an ihre Oberfläche, von wo sie mit dem Sternenwind sanft in ihrer interstellaren Umgebung verteilt wurden.
Das Model der Wissenschaftler legt nun nahe, dass das Hinfortreißen der kohlenstoffreichen äußeren Schicht (Mantel) so langsam vor sich ging, dass die zentralen Kerne der betroffenen Sterne – also die zukünftigen Weißen Zwerge – deutlich an Masse zunehmen konnten.
Die Astrophysiker haben zudem berechnet, dass entsprechende Sterne mindestens 1,5 Sonnenmassen besitzen mussten, um während ihres Sternentodes ihre kohlenstoffreiche Asche zu verteilen.
Laut Paola Marigo helfen die Ergebnisse dabei, die Eigenschaften von Galaxien im Universum besser zu verstehen: „Durch die Kombination der Theorien zur Kosmologie und der Sternenevolution erwarten wir nun, dass helle, kohlenstoffreiche Sterne, kurz vor ihrem Tod – ähnlich wie die Vorgänger der in unserer Studie untersuchten Weißen Zwerge – auch heute noch zum Licht weit entfernter Galaxien beitragen. Dieses Licht, das die Signaturen neu erzeugten Kohlenstoffs in sich trägt, wird von Großteleskopen aufgefangen, mit denen die Evolution kosmischer Strukturen untersucht werden. Aus diesem Grund ist ein neues Verständnis darüber, wie Kohlenstoff in Sternen synthetisiert wird, wichtig für die Interpretation des Lichts des fernen Universums.“
WEITERE MELDUNGEN ZUM THEMA
Sternenstaub: Erste Generation von Sternen entdeckt 18. Juni 2015
Quelle: Johns Hopkins University, Nature Astronomy
© grenzwissenschaft-aktuell.de
