Staub von Sternen enthält Schwefel

  • 19. January 2012

Meteorit liefert Hinweise auf Schwefelmoleküle im Sternenstaub einer Supernova.

Modelle sagten die Bildung von Schwefelmolekülen in den Überresten von explodierenden Sternen – den Supernovae – bereits voraus. Den Nachweis dafür erbrachte jetzt ein Forscherteam aus Deutschland, Japan und den USA mit Hilfe von Isotopenanalysen von Meteoriten-Sternenstaub.

Abb.: Die elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt ein Siliziumkarbid-Korn aus dem Meteoriten Murchison. Das im Durchmesser knapp einen Mikrometer große Staubteilchen stammt aus einer Supernova, wie eine Analyse von Isotopen ergeben hat. (Bild: P. Hoppe, MPI f. Chemie)

Abb.: Die elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt ein Siliziumkarbid-Korn aus dem Meteoriten Murchison. Das im Durchmesser knapp einen Mikrometer große Staubteilchen stammt aus einer Supernova, wie eine Analyse von Isotopen ergeben hat. (Bild: P. Hoppe, MPI f. Chemie)


Das Team um Peter Hoppe, Astrophysiker am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, isolierte zunächst tausende, etwa 0.1 bis 1 Mikrometer große Siliziumkarbid-Sternenstaubkörnchen aus dem Meteoriten Murchinson, den man bereits 1969 auf der Erde fand. Die Sternenstaubkörner stammen aus einer Supernova und sind älter als unser Sonnensystem. In den Proben bestimmten die Forscher mit dem hochempfindlichen Spektrometer Nanosims die Isotopenverteilung. Sie beschossen dazu mit einem Ionenstrahl die einzelnen Sternenstaubkörner und lösten aus der Oberfläche Atome heraus. Ein Spektrometer trennte diese dann nach ihrer Masse und maß die Isotopen-Häufigkeit.

Bei sieben Siliziumkarbid-Proben fanden die Astrophysiker eine ungewöhnliche Isotopenverteilung: Sie wiesen viele schwere Silizium- und wenige schwere Schwefelisotope nach, was nicht zu bisherigen Modellen über die Isotopenhäufigkeiten in Sternen passt. Gleichzeitig wiesen sie Zerfallsprodukte von radioaktivem Titan nach, das nur in den innersten Zonen einer Supernova entstanden sein kann. Das wiederum beweist, dass die jetzt analysierten Sternenstaubkörner tatsächlich aus einer Supernova stammen.

„Die von uns gefundenen Sternenstaubkörner sind extrem selten. Bezogen auf das gesamte Meteoritenmaterial machen sie nur etwa den 100 Millionsten Teil aus. Dass wir sie gefunden haben, ist großer Zufall – besonders, da wir eigentlich auf der Suche nach Siliziumkarbid-Sternenstaub mit isotopisch leichtem Silizium waren“, sagt Peter Hoppe. „Die Signatur mit isotopisch schwerem Silizium und leichtem Schwefel kann nur dadurch plausibel erklärt werden, dass in den innersten Zonen der Überreste einer Supernova Siliziumsulfid-Moleküle gebildet wurden.“ Anschließend wurden, so die Hypothese der Forscher, die Sulfid-Moleküle von Siliziumkarbid-Kristallen umschlossen. Diese Kristalle sind dann vor etwa 4,6 Milliarden Jahren in den solaren Urnebel gelangt und wurden in die entstehenden Planeten und Planetoiden eingebaut, von denen auch der Meteorit Murchison stammt.

Mit Hilfe von Infrarot-Spektren hatten Wissenschaftler schon Kohlenmonoxid und Siliziumoxid in den Überresten von Supernova-Explosionen nachgewiesen. In Modellen wurde zwar auch die Bildung von Schwefelmolekülen vorausgesagt. Ein Beweis dafür fehlte allerdings bislang. Die Messungen am Siliziumkarbid-Sternenstaub bestätigen nun die Vorhersagen, nach denen in den inneren Zonen des Supernova-Auswurfmaterials einige Monate nach der Explosion bei Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius Siliziumsulfid-Moleküle entstehen.

MPG / PH

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