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Astronomie+Physik

Kollision sterbender Sterne erschafft Gold

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Eine Kollision zweier Neutronensterne (Dana Berry, SkyWorks )
Es ist schwer, glänzt und gilt als Inbegriff von Reichtum und Macht: Gold ist ein Edelmetall, das schon unsere Vorfahren faszinierte. In vielen Kulturen war das Tragen von Goldschmuck und die Nutzung goldener Gefäße oder anderer Utensilien allein den Herrschern und Priestern vorbehalten. Zwar kommt Gold an manchen Stellen der Erdkruste gehäuft vor, insgesamt aber ist dieses Element extrem selten: In tausend Tonnen Krustengestein finden sich durchschnittlich nur rund vier Gramm davon. Woher dieses Gold der Erde kommt, war bisher unklar. Jetzt haben US-Forscher einen Hinweis darauf entdeckt: in einem Gammastrahlenblitz aus dem Weltall.

„Wir alle bestehen aus Sternenstaub“, dieser Ausspruch des Astronomen Carl Sagan klingt poetisch, beschreibt aber harte wissenschaftliche Fakten. Denn fast alle chemischen Elemente haben ihren Ursprung tatsächlich in Sternen und ihren Explosionen. Erst sie erzeugten nach dem Urknall aus Wasserstoff auch nahezu alle schwereren Stoffe. Denn die Kernfusion in ihrem Inneren verschmolz Wasserstoffatome zu größeren Gebilden, darunter Helium, Kohlenstoff, Eisen und Sauerstoff. Diese Elementproduktion läuft in den Sternen bis heute ab – auch in unserer Sonne. Gold allerdings kann auf diese Weise nicht entstanden sein, wie Edo Berger vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und seine Kollegen erklären. Denn es ist zu schwer und seine Bildung benötigt mehr Energie, als bei der Fusion oder einer Explosion eines Sterns freigesetzt wird. Wie aber entstand das edle Metall dann?

Ein Gammablitz mit ungewöhnlichem Nachglühen

Einen Hinweis darauf lieferte den Astronomen nun ein seltenes und dramatisches Ereignis im Kosmos: Ein Gammastrahlen-Ausbruch (GRB). Dieser kurze Blitz im Gammaspektrum des Lichts leuchtete 3,9 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt auf und wurde vom Swift-Gammastrahlen-Observatorium der NASA am 3. Juni 2013 eingefangen. Mit nur zwei Zehntelsekunden Dauer gehört der Blitz GRB 130603B zu den sogenannten kurzen Gammastrahlen-Ausbrüchen. Typischerweise senden sie nur Sekundenbruchteile lang energiereiche Strahlung aus und glühen dann noch einige Tage im Infrarotbereich nach. Dieses Nachglühen registrierten die Astronomen auch bei GRB 130603B – allerdings wich sein Spektrum von dem eines normalen Nachglühens ab, wie sie berichten.

Die Merkmale der Strahlung deuteten darauf hin, dass sie von schweren radioaktiven Elementen emittiert worden sein könnte, sagen die Forscher. Solche Elemente können unter anderem in einer der gewaltigsten Katastrophen im Kosmos entstehen: der Kollision von zwei Neutronensternen. Denn der Zusammenstoß zweier Objekte mit so extrem dicht konzentrierter Materie setzt Energie frei, die Atome zu diesen extrem schweren Elementen verschmelzen können. Weil diese Elemente nicht stabil sind, zerfallen sie nach kurzer Zeit und setzen dabei Strahlung frei – die Strahlung, die die Astronomen jetzt auch bei GRB 130603B eingefangen haben.

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Eine Goldmenge von der Masse des Mondes

Das aber bedeutet zweierlei, wie Berger und seine Kollegen erklären: Zum einen könnte diese Beobachtung damit den lange gesuchten Beweis dafür liefern, dass kurze Gammastrahlenblitze tatsächlich durch eine Kollision zweier Neutronensterne verursacht werden. „Das radioaktive Glühen von GRB 130603B könnte genau der rauchende Colt sein, der uns das belegt“, sagt Koautor Wen-Fai Wong vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Zum anderen aber schuf diese Kollision offenbar nicht nur radioaktive Elemente, sondern auch Gold – und das in rauen Mengen: „Wir schätzen, dass durch die Verschmelzung der beiden Neutronensterne eine Menge an Gold produziert und ausgeschleudert wurde, die der Masse des gesamten Mondes entspricht – also ziemlich viel ‚Bling'“, sagt Berger. Rechne man die Anzahl der kurzen Gammablitze zusammen, die seit dem Urknall im Universum stattgefunden haben, könnte tatsächlich alles Gold im Kosmos durch diese Kollisionen entstanden sein. „Um Carl Sagan zu paraphrasieren: Wir sind alle Sternenstaub und unser Schmuck ist der Staub kollidierender Sterne“, so Berger.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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