Explosiver Ursprung des Elements Lithium

Explosionen auf Weißen Zwergsternen produzieren einen signifikanten Anteil des Elements Lithium-7. Das zeigen Beobachtungen der Nova Delphini 2013 durch ein Forscherteam aus Japan und den USA. Die Messungen bestätigen damit erstmals theoretische Vorhersagen zur Herkunft des seltenen Elements. Das verwendete Verfahren könnte dabei helfen, die Entwicklung des Lithiumanteils der Galaxis aufzuklären, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Der Ursprung von Lithium und die zu seiner Entstehung nötigen Prozesse sind bislang nicht restlos aufgeklärt“, erläutern Akito Tajitsu vom Subaru Telescope auf Hawaii und seine Kollegen. Ursprünglich waren Astronomen davon ausgegangen, dass das leichte Element – es folgt im Periodensystem unmittelbar nach Wasserstoff und Helium – bereits beim Urknall entstanden ist. Doch die Untersuchung alter Sterne lieferte einen Lithiumanteil, der weniger als der Hälfte der theoretischen Vorhersagen für die Elemententstehung beim Urknall entspricht. Eine mögliche Erklärung für diese Diskrepanz ist, dass Lithium in tiefere Schichten der Sterne absinkt und dort zerstört wird. Andererseits beobachten Himmelsforscher jedoch deutlich höhere Lithiumanteile in jüngeren Sternen. Demnach muss es einen Prozess geben, der nach dem Urknall weiteres Lithium produziert. Theoretische Modelle zeigen, dass vor allem Riesensterne und Novae als Lithiumproduzenten infrage kommen – doch bislang ließ sich dieses Szenario nicht durch Beobachtungen belegen.

Das ändern Tajitsu und seine Kollegen nun mit Beobachtungen der klassischen Nova Delphini 2013. Klassische Novae sind Weiße Zwerge, die so lange Materie von einem zweiten Stern aufnehmen, bis es auf ihrer Oberfläche zu einer thermonuklearen Explosion kommt. Dabei katapultiert der Stern seine äußeren Schichten ins All hinaus. Die Messungen von Tajitsu und seinem Team zeigen, dass die abströmende Materie einen signifikanten Anteil an Beryllium-7 enthält, das offenbar beim Nova-Ausbruch entstanden ist.

Beryllium-7 ist radioaktiv und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 53 Tagen in Lithium-7. „Unser Ergebnis unterstützt die theoretische Vorhersage“, so die Forscher, „dass ein signifikanter Anteil des Lithiums bei klassischen Nova-Explosionen entsteht.“ Die Beobachtung von Beryllium unmittelbar nach solchen Ausbrüchen könne daher zu einem wichtigen Werkzeug werden, um die Geschichte des Lithiums in der Milchstraße zu untersuchen.