Eine Explosion im frühen Universum machte einem Stern Platz, der mit schweren Elementen beladen ist.
Der Stern SMSS J200322.54-114203.3 in der Mitte, aufgenommen als Teil der SkyMapper-Vermessung.Bild: Da Costa/SkyMapperDie besondere elementare Zusammensetzung eines Sterns in der Milchstraße könnte auf einen massiven Sternkollaps im frühen Universum zurückzuführen sein, gab ein Astronomenteam heute bekannt. Die Entdeckung könnte Astronomen helfen, die Vielfalt der Entstehungswege der schweren Elemente des Universums wie Gold zu verstehen.
Der fragliche Stern, SMSS J200322.54-114203.3, ist 7.500 Lichtjahre von der Sonne entfernt und sitzt im Halo am Rande unserer Galaxie. Das Team glaubt, dass eine Sternexplosion, die noch energiereicher ist als eine Supernova – eine sogenannte „Hypernova“ – für die ungewöhnliche Chemie des Sterns verantwortlich ist. Elemente, die schwerer als Eisen sind, erfordern intensive Kräfte: Die Verschmelzung von Neutronensternen sowie der Kollaps großer Sterne bei Supernova-Explosionen sind zwei gängige Wege. Schwere Elemente werden geschmiedet, wenn leichtere Elemente viele Neutronen absorbieren, von denen einige in Protonen zerfallen und schließlich auf einem stabilen Isotop eines schweren Elements landen. Diese Elemente werden dann durch die Kraft der Explosion oder Kollision in das interstellare Medium zerstreut und landen schließlich in anderen Sternen und auf Planeten wie der Erde.
Das sagen Wissenschaftler Die Chemie eines bestimmten Sterns – ein sehr niedriger Eisengehalt und sehr hohe Mengen an Stickstoff, Zink, Europium und Thorium – wies auf eine andere Quelle schwerer Elemente als die typische Neutronenstern-Verschmelzung hin. Ihre Forschung wurde heute in Nature veröffentlicht.
„Die Schlüsselfrage, auf die sich diese Forschung stellt, lautet: ‚Wie wurden die schwersten Elemente im frühen Universum produziert?‘“, sagte David Yong, Astronom an der Australian National University und Hauptautor der jüngsten Studie, in einer E-Mail. „Die Verschmelzungen von Neutronensternen (die extrem dichten Überreste massereicher Sterne) wurden kürzlich als Quellen bestätigt … Unsere Ergebnisse zeigen eine Magnetorotationshypernova (eine energetische Explosion eines schnell rotierenden Sterns mit Magnetfeldern) als eine weitere Quelle dieser schweren Elemente.“
Das Team suchte nach einem Stern mit einer großen Menge an schweren Elementen wie Zink, Thorium und Europium. Sie durchsuchten 26.000 Sterne aus dem SkyMapper Southern Sky Survey, einem Projekt, das einen Katalog von rund 600 Millionen Objekten am Nachthimmel erstellt hat. Sie beschränkten sich auf eine Gruppe von 150 Kandidaten, aber nur SMSS J200322.54-114203.3 hatte die spezifische Signatur mit hohem Stickstoff- und Zinkgehalt, nach der das Team suchte. Der Stern hatte einfach mehr schwere Elemente, als er sollte, basierend auf den bekannten Raten und Energien des Sternentodes.
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Der Supernova-Überrest N 63A, aufgenommen in einem Bild des Hubble-Weltraumteleskops. Dies ist ein Beispiel für eine kosmische Explosion, die schwere Elemente erzeugt.Bild: NASA/ESA/HEIC und The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)„Die zusätzlichen Mengen dieser Elemente mussten irgendwo herkommen“, sagte Chiaki Kobayashi, ein Astronom von der University of Hertfordshire im Vereinigten Königreich, in einer Pressemitteilung des ARC Center. Das Team stellte fest, dass der Stern vor etwa 13 Milliarden Jahren, ziemlich früh in der Zeitleiste des Universums, aus den suppigen Folgen einer gigantischen Hypernova entstand. Hypernovae sind eigentlich eine Art Supernova; sie beschreiben Sternexplosionen, die etwa zehnmal energiereicher sind als eine gewöhnliche Supernova.
„Da der Stern einen so geringen Eisengehalt hat, muss er sich gebildet haben, als die Milchstraße noch sehr jung war“, sagte Yong. „Angesichts der kurzen Zeitbeschränkung ist es einfacher, alle Elemente in einem einzigen Ereignis (magnetorotatorische Hypernova) als im Neutronenstern-Verschmelzungsszenario zu erzeugen.“
Das Team glaubt, dass dieser riesige, magnetisierte, sich schnell drehende Stern vor 13 Milliarden Jahren kollabierte und Elemente hin und her sprengte. Kobayashis Modelle der chemischen Evolution der Milchstraße legen nahe, dass Hypernovae möglicherweise eine größere Rolle bei der Gestaltung der galaktischen Chemie gespielt haben, die wir heute sehen.
Die Suche nach weiteren Sternen mit ähnlicher Zusammensetzung wird dem Team wahrscheinlich helfen zu verstehen, wie wichtig Hypernovae in der frühen kosmischen Küche waren. Vorerst ist SMSS J200322.54-114203.3 der einzige Indikator für das elementare Mysterium insgesamt.
Mehr: Astronomen glauben, dass sie eine seltene Art von Supernova entdeckt haben Nur vorhergesagt zu existieren
Isaac SchultzPostsTwitter
Wissenschaftler bei Gizmodo, zuvor Atlas Obscura. Ein gebürtiger New Yorker. Meistens um antike Dinge (auf der Erde und darüber hinaus) und extrem große oder unglaublich kleine Massen.