Zwei Astronomen glauben, die uralte Sternenkollision, die unserem Sonnensystem seinen Cache aus kostbarem Gold und Platin verlieh, genau bestimmt zu haben - ein Teil davon jedenfalls.
In einer neuen Studie, die am 1. Mai in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, analysierte das Duo die Überreste radioaktiver Isotope oder Versionen von Molekülen mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen in einem sehr alten Meteoriten. Dann verglichen sie diese Werte mit Isotopenverhältnissen, die durch eine Computersimulation von Neutronensternfusionen erzeugt wurden - kataklysmische Sternkollisionen, die Wellen in der Struktur der Raumzeit verursachen können.
Die Forscher fanden heraus, dass eine einzelne Neutronensternkollision, die etwa 100 Millionen Jahre vor der Entstehung unseres Sonnensystems begann und 1.000 Lichtjahre entfernt lag, unserer kosmischen Nachbarschaft viele der Elemente geliefert haben könnte, die schwerer als Eisen sind und 26 Protonen aufweisen. Dies schließt etwa 70% der Curiumatome unseres frühen Sonnensystems und 40% seiner Plutoniumatome sowie viele Millionen Pfund Edelmetalle wie Gold und Platin ein. Insgesamt hat dieser einzelne Absturz eines alten Sterns unserem Sonnensystem 0,3% aller seiner schweren Elemente beschert, fanden die Forscher heraus - und wir tragen einige davon jeden Tag mit uns herum.
Er fügte hinzu, dass Sie, wenn Sie einen Ehering aus Gold oder Platin tragen, auch ein bisschen von der explosiven kosmischen Vergangenheit tragen. "Ungefähr 10 Milligramm davon haben sich wahrscheinlich vor 4,6 Milliarden Jahren gebildet", sagte Bartos.
In ihnen ist Gold als Sterne
Wie macht ein Stern einen Ehering? Es braucht eine epische kosmische Explosion (und ein paar Milliarden Jahre Geduld).
Elemente wie Plutonium, Gold, Platin und andere, die schwerer als Eisen sind, werden in einem Prozess erzeugt, der als schneller Neutroneneinfang (auch als r-Prozess bezeichnet) bezeichnet wird. Dabei wird ein Atomkern schnell auf ein Bündel freier Neutronen aufgetragen, bevor der Kern Zeit dazu hat radioaktiv zerfallen. Dieser Prozess tritt nur aufgrund der extremsten Ereignisse des Universums auf - bei Sternexplosionen, die als Supernovae oder kollidierende Neutronensterne bezeichnet werden -, aber Wissenschaftler sind sich nicht einig darüber, welches dieser beiden Phänomene hauptsächlich für die Produktion schwerer Elemente im Universum verantwortlich ist.
In ihrer neuen Studie argumentieren Bartos und sein Kollege Szabolcs Marka (von der Columbia University in New York), dass Neutronensterne die vorherrschende Quelle schwerer Elemente im Sonnensystem sind. Dazu verglichen sie die in einem alten Meteoriten erhaltenen radioaktiven Elemente mit numerischen Simulationen von Neutronensternfusionen an verschiedenen Punkten in der Raumzeit um die Milchstraße.
"Der Meteor enthielt den Rest radioaktiver Isotope, die durch Fusionen von Neutronensternen erzeugt wurden", sagte Bartos Live Science in einer E-Mail. "Während sie vor langer Zeit zerfielen, konnten sie verwendet werden, um die Menge des ursprünglichen radioaktiven Isotops zu der Zeit zu rekonstruieren, als das Sonnensystem gebildet wurde."
Der fragliche Meteorit enthielt zerfallene Isotope von Plutonium-, Uran- und Curiumatomen, mit denen die Autoren einer Studie aus dem Jahr 2016 in der Zeitschrift Science Advances die Mengen dieser im frühen Sonnensystem vorhandenen Elemente abschätzten. Bartos und Marka steckten diese Werte in ein Computermodell, um herauszufinden, wie viele Neutronensternfusionen erforderlich wären, um das Sonnensystem mit den richtigen Mengen dieser Elemente zu füllen.
Eine ungezwungene Katastrophe
Es stellt sich heraus, dass eine einzelne Neutronensternfusion den Trick machen würde, wenn sie nahe genug an unserem Sonnensystem stattfinden würde - innerhalb von 1.000 Lichtjahren oder etwa 1% des Durchmessers der Milchstraße.
Fusionen von Neutronensternen werden in unserer Galaxie als ziemlich selten angesehen und kommen nur einige Male alle Millionen Jahre vor, schrieben die Forscher. Supernovas hingegen sind viel häufiger; Laut einer Studie der Europäischen Weltraumorganisation aus dem Jahr 2006 explodiert etwa alle 50 Jahre ein massereicher Stern in unserer Galaxie.
Diese Supernova-Rate ist viel zu hoch, um die in frühen Meteoren des Sonnensystems beobachteten Konzentrationen schwerer Elemente zu erklären, schlussfolgerten Bartos und Marka und schlossen sie als wahrscheinliche Quelle dieser Elemente aus. Eine einzige nahe gelegene Neutronensternfusion passt jedoch perfekt zur Geschichte.
Laut Bartos "werfen diese Ergebnisse ein helles Licht auf die explosiven Ereignisse", die dazu beigetragen haben, unser Sonnensystem zu dem zu machen, was es ist.
