Auch die Sonne wird in vier bis fünf Milliarden Jahren zu einem Roten Riesen werden.
Dieser Muonionalusta- Meteorit ist ein steinerner Zeitzeuge aus den Anfängen unseres Sonnensystems. Anhand solcher Meteoriten können Geochemiker die Herkunft von Sternenstaub nachweisen.
"Wir sind Sternenstaub der über die Sterne nachdenkt und der sich Gedanken über die Evolution der Masse macht. Hier auf dem Planeten Erde hat er das Bewußtsein erlangt und möglicherweise auch an anderen Stellen im Kosmos", erklärte einst der berühmte US-Astrophysiker Carl Sagan. Tatsächlich wurden die schwereren Elemente des Universums in sterbenen Sternen geschaffen. Aber nicht nur die Elemente selbst, auch interstellarer Staub hat seine Quelle in den Sternen.
Vor rund 4,5 Milliarden Jahren kollabierte rund 26.000 Lichtjahre vom Kern der Milchstraße entfernt eine solche interstellare Molekülwolke. In ihrem Zentrum wurden zunächst die Sonne und in weiterer Folge die Erde und die übrigen Planeten gebildet. In dem gut durchmischten interstellaren Material befanden sich vereinzelte exotische Staubkörnchen. "Sternenstaub, der um andere Sonnen entstand", erklärt Maria Schönbächler von der ETH Zürich. "Als die Planeten geboren wurden, bekam jeder seine eigene Mischung."
Merkwürdige Palladium-Messungen
Dank hochpräziser Messmethoden haben Wissenschafter in den letzten Jahren bei der Untersuchung von Erdgestein und Meteoriten unterschiedliche Isotope, sogenannte isotopische Anomalien, bei immer mehr Elementen nachweisen können. Schönbächlers Gruppe analysierte nun Meteoriten, die ursprünglich Teil der Kerne von Asteroiden waren, die vor langer Zeit wieder zerstört wurden. Sie konzentrierte sich auf das Element Palladium – und fand dabei eine Lösung für ursprünglich rätselhafte Messungen.
"Die Meteoriten enthielten viel kleinere Palladium-Anomalien als erwartet", sagt Mattias Ek, Koautor der kürzlich im Fachjournal "Nature Astronomy" erschienenen Studie. Nun konnten die Geochemiker mit einem neuen Modell diese seltsamen Resultate erklären: Aufgrund seiner Zusammensetzung muss der Sternenstaub hauptsächlich in roten Riesensternen (also alternden Sternen, die sich ausdehnen, weil ihr Brennstoff im Kern zur Neige geht) entstanden sein.
Bei diesen Sternen kommt es zu sogenannten langsamen Neutroneneinfang-Prozessen, bei denen schwerere Elemente wie beispielsweise Molybdän oder Palladium entstehen. "Palladium ist etwas flüchtiger als die anderen gemessenen Elemente, deshalb kondensierte es weniger zu Staub und die Menge Palladium vom Sternenstaub ist in den untersuchten Meteoriten kleiner", erklärt Ek.
Und noch ein Rätsel gelöst
Auch für eine weitere Frage rund um den Sternenstaub haben die ETH- Forscher eine plausible Antwort gefunden: Auf der Erde hat es vergleichsweise mehr Material von Roten Riesen als auf dem Mars oder Vesta und anderen Asteroiden weiter draussen im Sonnensystem. Dort hat sich eher Material angereichert, das von Supernova- Explosionen stammt.
"Als die Planeten entstanden, waren die Temperaturen näher bei der Sonne recht hoch", sagt Schönbächler. Deshalb wurden labile Staubkörner verdampft. Vor allem das interstellare Material enthielt solchen Staub, der in Sonnennähe zerstört wurde, während der Sternenstaub von den Roten Riesen stabiler war und sich deshalb dort anreicherte. Auch Körner, die von Supernova- Explosionen stammen, verdampfen wahrscheinlich leichter, da sie etwas kleiner sind. "Wir können deshalb erklären, warum das Signal von Sternenstaub, das wir heute im Labor analysieren, hauptsächlich von Roten Riesen stammt und in der Erde am größten ist", fasst die Forscherin zusammen. (red, 22.12.2019)