Sternexplosionen produzieren Argon und Phosphor

Spektroskopische Beobachtungen der Überreste explodierter Sterne durch zwei internationale Forscherteams haben neue Erkenntnisse zur Entstehung schwerer Elemente geliefert. So zeigen Messungen mit dem Hale-Teleskop der Mount-Palomar-Sternwarte, dass das lebenswichtige Element Phosphor tatsächlich, wie lange vermutet, durch Kernfusion in massereichen Sternen entsteht und bei deren Explosion ins All ausgestoßen wird. Und Infrarotbeobachtungen mit dem Weltraumteleskop Herschel bestätigen die Theorie, dass ein leichtes Isotop des Edelgases Argon im Verlauf von Sternexplosionen produziert wird. Die beiden Teams berichten im Fachblatt „Science“ über ihre Entdeckungen.

Der Krebsnebel

Mike Barlow vom University College London und seine Kollegen stießen im Krebsnebel – den Überresten der Supernova von 1054 – auf die Strahlung einer ionisierten Argon-Wasserstoff-Verbindung. Es ist die erste Entdeckung einer Edelgasverbindung im Weltall. „Bei einem Edelgas gehen wir nicht davon aus, dass es Moleküle bildet – schon gar nicht in der harschen Umgebung des Weltalls“, so Barlow. Die Forscher vermuten, dass die Strahlung des Neutronensterns im Zentrum des Krebsnebels das Argon ionisiert und damit die Bildung der Verbindung mit Wasserstoff ermöglicht.

Die genaue Untersuchung der Strahlung zeigte außerdem, dass es sich um Argon-36 handelt, ein leichtes Isotop des Edelgases. Als Isotope bezeichnet man chemisch gleiche Atome mit unterschiedlichem Atomgewicht durch eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen im Atomkern. Auf der Erde kommt hauptsächlich Argon-40 vor, das als radioaktives Zerfallsprodukt aus Kalium entsteht. Die Beobachtungen von Barlow und seinen Kollegen zeigen, dass Argon-36 tatsächlich, wie theoretisch vorhergesagt, bei der Explosion von Sternen entsteht.

Cassiopeia A

Bon-Chul Koo von der Seoul National University und seine Kollegen stießen in der Gaswolke Cassiopeia A auf die Strahlung von Phosphor. „Phosphor ist essentiell für alle Lebensformen“, schreiben die Forscher. „Es wird seit Langem vermutet, dass das Element in massereichen Sternen entsteht und dass die Explosion dieser Sterne das Element im Weltall verteilt.“ Diese Vermutung konnte das Team nun bestätigen: In Cassiopeia A ist das Verhältnis von Phosphor zu anderen Elementen hundertmal größer als im Durchschnitt in der Milchstraße. Für Koo und seine Kollegen ein eindeutiger Beleg dafür, dass das Element seinen Ursprung in dem explodierten Stern hat. Cassiopeia A ist der Überrest einer Supernova, die auf der Erde um das Jahr 1680 hätte beobachtet werden können – wenn sie nicht hinter Gas- und Staubwolken verborgen gewesen wäre.