Die meisten vielfältigen Elemente im Universum stammen aus Supernovae. Wir bestehen im wahrsten Sinne des Wortes aus dem Staub dieser längst verstorbenen Sterne und anderer astrophysikalischer Prozesse. Aber die Details, wie alles zustande kommt, sind etwas, das Astronomen zu verstehen versuchen.
Wie treiben die verschiedenen von Supernovae erzeugten Isotope die Entwicklung von Planetensystemen voran? Welche der verschiedenen Arten von Supernovae spielen die größte Rolle bei der Entstehung der Elementarmengen, die wir heute sehen? Eine Möglichkeit für Astronomen, diese Fragen zu untersuchen, besteht darin, präsolare Körner zu untersuchen.
Dabei handelt es sich um Staubkörner, die lange vor der Entstehung der Sonne entstanden sind. Einige von ihnen wurden aus älteren Systemen ausgestoßen, als ein Stern seinen Kernofen anfeuerte und sein System vom Staub befreite. Andere entstanden aus den Überresten von Supernovae und Sternkollisionen. Unabhängig von seiner Herkunft hat jedes präsolare Korn einen einzigartigen Isotopen-Fingerabdruck, der uns seine Geschichte erzählt.
Jahrzehntelang konnten wir nur präsolare Körner untersuchen, die in Meteoriten gefunden wurden, aber Missionen wie Stardust haben Partikel von Kometen eingefangen, was uns eine reichhaltigere Quelle für Studien bietet. Beobachtungen von Radioteleskopen wie ALMA ermöglichen es Astronomen, die Isotopenverhältnisse dieser Körner an ihrem Ursprungsort zu untersuchen. Wir können jetzt präsolare Körner sowohl im Labor als auch im Weltraum untersuchen.
A neue Studie gepostet an die arXiv Der Preprint-Server vergleicht die beiden und konzentriert sich dabei auf die Rolle von Supernovae.
Sie fanden heraus, dass die physische Ansammlung präsolarer Körner für das Verständnis ihrer Herkunft von entscheidender Bedeutung sein wird. Beispielsweise ist bekannt, dass Supernovae vom Typ II, auch als Kernkollaps-Supernovae bekannt, Titan-44 produzieren, ein instabiles Isotop. Durch Zerfallsprozesse kann es zu einem Überschuss an Calcium-44 in den präsolaren Körnern kommen.
Aber auch die von jungen Sternsystemen abgeworfenen Körner weisen einen Kalzium-44-Überschuss auf. Im ersten Fall bilden sich die Körner mit Titan, das dann zu Kalzium zerfällt, während im zweiten Fall die Körner direkt mit Kalzium entstehen. Wir können die beiden nicht allein anhand der Isotopenverhältnisse unterscheiden. Stattdessen müssen wir uns die spezifische Verteilung von Calcium-44 im Korn ansehen.
Das Team fand heraus, dass sie mithilfe der nanoskaligen Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS) die Herkunft der in Meteoriten gefundenen Körner unterscheiden konnten. Ähnliche Komplexitäten sind bei Isotopen von Silizium und Chrom zu beobachten.
Insgesamt beweist die Studie, dass wir noch viel mehr Forschung benötigen, um die Herkunft der von uns gesammelten präsolaren Körner herauszufinden. Aber wenn wir die Körner, die wir hier auf der Erde sammeln, besser verstehen, sollten sie uns helfen, ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Elemente in den Kernöfen großer Sterne geschmiedet werden.
Weitere Informationen:
Nan Liu et al., Präsolare Körner als Sonden für die Supernova-Nukleosynthese, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.19254