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Forschende stellen Entstehung erster Sterne nach – und lösen ein altes Rätsel

Ein Experiment sollte enthüllen, wie genau die Kernfusion der ersten Sterne im Universum vonstattengegangen sein soll.

Supernova
Die Kernfusion eines Sterns endet immer mit der Supernova. © ECrafts - stock.adobe.com

Die Experimente zur uralten Sternschmiede fanden 2.400 Meter unter der Erde inmitten der Jingping-Berge in China statt. Dort wollten Forschende untersuchen, wie genau die Kernfusion vonstatten gegangen sein musste, die die ältesten Sterne des Universums erschuf. Dabei konnten sie auch mit alten Annahmen endlich aufräumen.

Sternengeburten: Ein Kreislauf der Kernfusion

Erst einmal: Die ältesten Sterne des Universums müssen bereits 100 bis 250 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden sein. Bisherige Forschungen zeigen, dass diese dann für Weltraum-Verhältnisse recht schnell ausgebrannt und in einer Supernova explodiert sein müssen.

Diese sogenannten Ursterne können wir uns also heute nicht mehr ansehen – jedoch ihre Nachfahren. Darunter zählt auch der Stern SMSS0313-6708 mit einem Alter von ca. 13,6 Millionen Jahren, wie vice einordnet. Forschende gehen davon aus, dass das Material für seine Kernfusion bzw. seine Entstehung aus dieser ersten Sternenpopulation gekommen sein muss.

Was an SMSS0313-6708 besonders faszinierend ist: Er ist ziemlich reich als Kalzium. Doch diese erhöhten Konzentrationen erwarteten die Forschenden eigentlich nicht bei einem so alten Exemplar. Wie kann diese Zusammensetzung also entstanden sein?

Geheimnisvolle Vorgänge alter Sterne

Um diese Frage zu klären, stellten der Forscher Liyong Zhang von der Beijing Normal University und sein Team verschiedene Prozesse der Kernfusion tief unter den Jingping-Bergen nach. Nach einigen Anläufen im China Jinping Underground Laboratory (CJPL) waren sie dann in der Lage den Prozess zu entschlüsseln.

So sollen die Ursterne ebenfalls nur aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium bestanden haben. Doch auch Fluor-19 (19F) war Teil ihrer Zusammensetzung. Wird dieses nun mit einem Proton beschossen, beginnt eine Kernfusion, die das Isotop Neon-20 (20Ne) hervorbringt. Hierbei handelt es sich um ein radioaktives, aber stabiles Isotop von Neon. Es kann also in kein weiteres Abfallprodukt bei einer Kernfusion zerfallen. Außerdem ermöglicht es das Schmieden schwerer Elemente in Sternen und erklärt so, wieso SMSS0313-6708 so viel Kalzium enthält.

Darüber hinaus konnten Zhang und sein Team frühere Annahmen widerlegen, dass diese Kernfusion zwar theoretisch möglich, aber viel zu schwach sei. Das Wiederholen dieses Fusionsprozesses hat dann schwere Elemente auch in darauffolgenden Sterngenerationen wieder und wieder ermöglicht. Dennoch planen sie weitere Beobachtungen und Forschungen unter anderem unter Zuhilfenahme des James-Webb-Weltraumteleskops.

Quelle: Vice

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