Isotopen-Rätsel verwirrt Astronomen

Planetarischer Nebel entgegen theoretischer Erwartungen mit seltenen Isotopen angereichert

Der Planetarische Nebel K4-47 enthält eine überraschend große Menge der isotope Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-17 – Varianten dieser Elemente also, die in ihren Atomkernen jeweils ein Neutron mehr enthalten als üblich. Das zeigen Beobachtungen von Lucy Ziurys von der University of Arizona und ihren Kollegen. Das Seltsame daran: Planetarische Nebel bestehen aus Materie, die sonnenähnliche Sterne am Ende ihres Lebens ausstoßen – und solche Sterne produzieren gemäß theoretischer Vorhersagen diese Isotope 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 der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff nicht korrekt verstehen“, schreiben Ziurys und ihre Kollegen. „Dann müssen wir auch den Ursprung von Staubpartikeln im Sonnensystem überdenken.“ Denn die Analyse der Isotopenzusammensetzung von ursprünglicher Materie aus der Frühzeit des Sonnensystems liefert den Astronomen Informationen über die Herkunft der Elemente – etwa darüber, inwieweit Sternexplosionen den Urnebel des Sonnensystems mit bestimmten Isotopen angereichert haben.

Die Messungen an dem jungen Planetarischen Nebel K4-47 scheinen jetzt jedoch anzudeuten, dass Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-17 nicht, wie bislang angenommen, nur bei Supernova-Explosionen entstehen, sondern unter bestimmten Umständen auch von normalen sonnenähnlichen Sternen produziert werden kann. Sterne wie unsere Sonne stoßen am Ende ihres Lebens ihre Außenschichten ins Weltall ab. Während der Rest des Sterns zu einem Weißen Zwerg zusammensackt, bildet die abgestoßene Materie einen Planetarischen Nebel.

Ziurys und ihre Kollegen schlagen vor, dass es im Fall von K4-47 vor der Abstoßung der äußeren Hülle zu einem „Heliumhüllen-Blitz“ gekommen ist. Dabei kommt es zu einer explosiven Durchmischung von heißer Materie aus dem Kern des Sterns mit kühlerer Materie in den Außenschichten. Diese Durchmischung könnte dann die Produktion der ungewöhnlichen Isotope durch Kernfusion ermöglichen. Aber auch andere Szenarien sind als Erklärung denkbar. So könnte es sich bei dem Zentralstern von K4-47 um einen engen Doppelstern handeln. Der Austausch von Materie zwischen beiden Sternen würde dann wiederum die Entstehung der seltenen Isotope erlauben. Eine Lösung des Rätsels ist also nur durch genauere Beobachtungen möglich – und diese Lösung könnte auch ein neues Licht auf die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems werfen.

Bildquelle: Nasa/Esa

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!