Planetarischer Nebel widerspricht Theorie

In dem planetarischen Nebel K4-47 stießen Astronomen auf eine überraschend große Menge an Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-17. Diese Isotope enthalten in ihren Atomkernen jeweils ein Neutron mehr als gewöhnlich für das jeweilige chemische Element. Das Seltsame daran: Planetarische Nebel bestehen aus Materie, die sonnenähnliche Sterne am Ende ihres Lebens ins Weltall abstoßen – und solche Sterne produzieren diese Isotope gemäß theoretischer Vorhersagen überhaupt nicht. Das werfe möglicherweise auch Fragen zur Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems auf, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir die Entstehung von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff nicht korrekt verstehen“, schreiben Lucy Ziurys von der University of Arizona und ihre Kollegen. Daher müsse man auch den Ursprung dieser Elemente in unserem Sonnensystem überdenken. Bislang ging man davon aus, dass Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-17 ausschließlich bei der Explosion von massereichen Sternen entstehen. Solche Supernovae könnten die Gaswolke, aus der sich das Sonnensystem formte, nicht nur mit diesen Isotopen, sondern allgemein mit schweren Elementen angereichert haben – aus denen sich dann die Planeten bildeten.

Die neuen Beobachtungen deuten nun jedoch an, dass Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-17 unter bestimmten Umständen auch in sonnenähnlichen Sternen entstehen können. Im Fall von K4-47 schlagen die Forscher um Ziurys folgendes Szenario vor: Bevor das alternde Gestirn seine äußeren Hüllen ins All hinausschleuderte, kam es zu einem explosiven Durchmischen von heißer Materie aus dem Kern des Sterns und kühlerer Materie in den Außenschichten. Durch diesen Prozess setzten Fusionsreaktionen ein, in denen die ungewöhnlichen Isotope entstanden.

Aber auch andere Erklärungen seien denkbar, meinen Ziurys und ihr Team. So könnte es sich bei dem Zentralstern von K4-47 um einen engen Doppelstern handeln. Der Austausch von Materie zwischen den beiden Sternen würde ebenfalls die Entstehung der seltenen Isotope erlauben. Lösen lässt sich das Rätsel wohl nur durch genauere Beobachtungen.