Hat eine Supernova unser Sonnensystem geboren?

Cygnus-Staub und Gaswolke

Vor 4,6 Milliarden Jahren begann eine Wolke aus Gas und Staub zu kollabieren und löste die Bildung der Sonne und des Sonnensystems der Erde aus. Hier abgebildet: eine viel größere Ansammlung von Gas und Staub, gesichtet im etwa 4.500 Lichtjahre entfernten Sternbild Cygnus. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA)



Der explosive Tod eines Sterns – der möglicherweise bis zu einem Dutzend Mal so groß war wie die Sonnenmasse – könnte die Entstehung des Sonnensystems ausgelöst haben, findet eine neue Studie.



Sowohl die Sonne als auch der Rest des Sonnensystems wurden vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer Gas- und Staubwolke geboren. Nach früheren Forschungen störte ein Ereignis diese Wolke und führte zu einem Gravitationskollaps, der die Sonne und eine umgebende Materiescheibe bildete, in der die Planeten geboren wurden.

Auf der Suche nach verräterischen Mustern, die seit Anbeginn des Sonnensystems in der Materie zurückgeblieben sind, schlagen Yong-Zhong Qian, Co-Autor der neuen Studie und Astrophysiker an der University of Minnesota in Minneapolis, und seine Kollegen nun vor, dass der Sprengstoff Der Tod eines kleinen Sterns hätte diesen Kollaps auslösen können. [ Unser Sonnensystem: Eine Fototour der Planeten ]



Wie unterscheidet sich eine Supernova von einer Hypernova? Erfahren Sie in dieser Infografik mehr über die verschiedenen Arten von explodierenden Sternen, die Astronomen identifiziert haben.

Wie unterscheidet sich eine Supernova von einer Hypernova? Erfahren Sie in dieser Infografik mehr über die verschiedenen Arten von explodierenden Sternen, die Astronomen identifiziert haben. (Bildnachweis: von Karl Tate, Infografik-Künstler)

Frühere Arbeiten deuten darauf hin, dass die Stoßwelle einer Supernova möglicherweise genug Energie gepackt hat, um die bereits vorhandene Staubwolke zu komprimieren. Und Forscher haben nach Beweisen für diese Explosion gesucht: Supernovae erzeugen verräterische Muster instabiler, kurzlebiger radioaktiver Isotope. Die Entdeckung der Signaturen solcher Anomalien in alten Gesteinen würde dazu beitragen, die Idee zu bestätigen, dass eine Supernova die Entstehung des Sonnensystems ausgelöst hat. (Die Isotope eines Elements haben unterschiedliche Neutronenzahlen. Eine unterschiedliche Zahl am Ende des Isotopennamens identifiziert jede Sorte: zum Beispiel Beryllium-9 oder Beryllium-10.) Bisher ist es Forschern nicht gelungen, deren Fingerabdrücke zu finden Isotopenanomalien in alten Meteoriten, die von der Geburt des Sonnensystems übrig geblieben sind. Die Forscher hatten jedoch Supernovae von Sternen mit relativ hoher Masse untersucht – solche, die das 15-fache oder mehr der Sonnenmasse haben, sagte Qian gegenüber demokratija.eu. Qians Gruppe entschied sich stattdessen dafür, Supernovae mit geringerer Masse aus Sternen zu modellieren, die das 12-fache der Sonnenmasse oder weniger haben, und sie untersuchten, welche Isotope aus diesen Explosionen entstehen würden. Sie konzentrierten sich auf die Produktion von Beryllium-10, einem Isotop, das häufig in Meteoriten vorkommt. Seine Prävalenz in Meteoriten sei den Forschern bereits ein Rätsel, sagte Qian. Eine Theorie besagte, dass hochenergetische kosmische Strahlung Protonen oder Neutronen von Atomkernen entfernt haben könnte, um das Beryllium-10 zu erzeugen – ein Prozess, der als Spallation bezeichnet wird.



Mit neuen Supernova-Modellen fanden Qian und seine Kollegen heraus, dass eine massearme Supernova riesige Mengen geisterhafter Teilchen erzeugen könnte, die als Neutrinos bekannt sind und deren Einfluss auf Atomkerne Beryllium-10 hätte erzeugen können – was die hohen Konzentrationen dieses Isotops im erklären würde Meteoriten-Rekord.

Darüber hinaus sagten die Forscher, dass der Einfluss einer massearmen Supernova auch das Vorhandensein anderer kurzlebiger Isotope erklären könnte, die auch in Meteoriten gefunden werden, wie Calcium-41 und Palladium-107. 'Eine Supernova mit geringer Masse kann die große Bandbreite an Daten erklären, die wir haben', sagte Qian gegenüber demokratija.eu.

Qian stellte fest, dass die Ergebnisse der Studiengruppe nicht das Vorhandensein aller kurzlebigen Isotope erklären, die in Meteoriten gefunden werden. 'Wir glauben, dass einige dieser anderen kurzlebigen Kerne durch andere Mechanismen beigetragen haben könnten', sagte Qian. „Ich denke nicht, dass dies als Schwäche unseres Modells angesehen werden sollte – unser Modell kann nur nicht alles erklären. Unsere Arbeit ist ein wichtiger Teil des Puzzles über die Entstehung des Sonnensystems, aber es gibt auch andere Puzzleteile, die man sich ansehen sollte.'



Zukünftige Forschung kann auch untersuchen, welche Auswirkungen eine Stoßwelle einer massearmen Supernova auf die Wolke gehabt haben könnte, die zum Sonnensystem wurde, sagte Qian. Die Wissenschaftler detailliert ihre Ergebnisse online 22. November in der Zeitschrift Nature Communications.

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