Freitag, 8. August 2014

Forscher: "Das Rätsel um die Geburt des Sonnensystems ist fast entschlüsselt"

Archivbild: Ein Sternentstehungsgebiet (Orionnebel). | Copyright: NASA/ESA/Hubble Herritage Team (STScl/AURA)

Dresden (Deutschland) - Ein internationales Forscherteam untersucht derzeit die prähistorische Phase des Sonnensystems und jene Ereignisse, die zur Geburt unserer Sonne führten. Jetzt sind einen Schritt weiter gekommen, die Entstehung der Sonne zu verstehen.

Wie die Wissenschaftler um Dr. Maria Lugaro von der Monash University in Australien und Prof. Dr. Kai Zuber vom Institut für Kern- und Teilchenphysik der TU Dresden in der aktuellen Online-Ausgabe der Zeitschrift "Science" (DOI: 10.1126/science.1253338) berichten, beschäftigen sich Wissenschaftler weltweit schon seit Jahrzehnten mit der Frage der Entstehung der Sonne und ihrem Planetensystem.


Bislang bekannt ist, dass die Sonne vor rund 4,6 Milliarden Jahren aus einer gigantischen interstellaren Wolke, der so genannten Sonnensystem-Materie, aus Gasen, wie zum Beispiel Helium und Wasserstoff, und "Staub" aus Eispartikeln und schweren Elementen, wie Eisen, Gold, Silber, Blei und Platin, entstand. Auch der bisherige und zukünftige Lebenslauf der Sonne kann mit Hilfe der Gesetze der Physik und dem Wissen aus kernphysikalischen Prozessen bereits recht gut am Computer simuliert werden.


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Eine Schlüsselrolle bei der Erforschung der Sonnenentstehung nimmt indes die Radioaktivität ein, da mit ihr die kosmische Zeiten sehr genau gemessen werden können. Dies ist ähnlich der Radiokarbon-Datierung in der Archäologie. Wichtig für eine Datierung ist es, radioaktive Isotope zu finden, deren Halbwertszeit in etwa gleich der zu untersuchenden Zeiträume ist. Auf diese Weise konnte bisher bereits das Alter der Erde, die Entwicklung unseres Sonnensystems und das Alter diverser sehr alter Sterne unserer Galaxie bestimmt werden.


Dieses Wissen um den Zerfall von radioaktiven Atomkernen nutzen die Wissenschaftler um Prof. Kai Zuber nun, um genau zu bestimmen, wann die letzten schweren Elemente, wie zum Beispiel Gold, Silber, Platin, Blei und Seltenerd-Elemente, von Sternen an die präsolare Materie abgegeben wurden. "Wir können nun mit Sicherheit sagen, dass das letzte Prozent aus Gold, Silber und Platin rund 100 Millionen Jahre und das letzte Prozent an Blei und Seltenerd-Elementen 30 Millionen Jahre vor der Geburt der Sonne von der Sonnensystem-Materie aufgenommen wurde", so der Forscher. "Wir verwendeten die Daten über schwere radioaktive Kerne, wie zum Beispiel Hafnium, aus Meteoriten, um diesen Zeitpunkt genau zu bestimmen."


Das Seltenerd-Element Hafnium, das in geringer Konzentration in der kontinentalen Erdkruste zu finden ist, spielt eine wichtige Rolle bei der Datierung des Zeitraums vor der Geburt des Sonnensystems. Hafnium kommt auch in Meteoriten vor, die aus dieser Zeit der Entstehung des Sonnensystems stammen. In diesen Meteoriten befindet sich ein radioaktives Isotop, das 182Hafnium.


"Durch unsere Arbeiten - basierend auf neuen kernphysikalischen Daten und gepaart mit modernen Computersimulationen zur Entwicklung von Sternen - konnten wir zeigen, dass radioaktives Hafnium während der präsolaren Phase anders entstanden ist, als man bisher angenommen hat. So können wir damit auch die zeitlichen Abläufe besser einordnen", erklärt Zuber. Damit werde eine über Jahrzehnte alte Unstimmigkeit in der Datierung beseitigt. Man wisse nun, so Zuber, dass es nach der letzten Zugabe von schweren Elementen zur Sonnensystem-Materie eine Inkubationszeit gab, in der Sterne, Sonne und Meteoriten gebildet wurden. "Aus unseren neuen Berechnungen geht hervor, dass diese Phase nicht länger als 30 Millionen Jahre gedauert haben kann."


Ein weiteres Ziel des Forschungsteams ist, andere schwere radioaktive Kerne suchen, um ein noch detaillierteres Verständnis für die Vorgeschichte des Sonnensystems zu erhalten und damit die Genauigkeit und Präzision der Zeitabläufe zu verbessern.


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Quelle: tu-dresden.de
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