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Samstag, 30.07.2016
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Erster Nachweis von Lithium in explodierendem Stern

Von Nova ausgeworfenes Material erklärt bislang rätselhafte Lithium-Konzentrationen

Fehlendes Puzzleteil: Astronomen haben zum ersten Mal das Element Lithium in der ausgestoßenen Materie einer Nova nachgewiesen. Der Fund könnte erklären warum so viele junge Sterne weit mehr von diesem Element enthalten als erwartet. Er hilft außerdem dabei, die Entwicklungsgeschichte der Milchstraße besser zu verstehen, und stützt unser heutiges Modell des Urknalls, schreiben die Forscher in den "Astrophysical Journal Letters".
Die Nova Centauri 2013, gesehen vom La-Silla-Observatorium in Chile.

Die Nova Centauri 2013, gesehen vom La-Silla-Observatorium in Chile.

Nach dem Urknall vor rund 13,8 Milliarden Jahren entstanden vor allem gewaltige Mengen an Wasserstoff und ein guter Anteil Helium im jungen Universum. Nach gängiger Theorie entstanden damals jedoch auch geringe Mengen des leichten Elements Lithium. Alle schwereren Elemente wurden dagegen erst in den Sternen gebildet und bei deren Explosion freigesetzt.

Doch die Mengen an Lithium, die sich in den Sternen unserer kosmischen Nachbarschaft nachweisen lassen, passen nicht so recht in dieses Modell. Ältere Sterne weisen weniger Lithium auf als erwartet, während einige jüngere Sterne bis zu zehn Mal so viel davon enthalten.

Explodierende Sterne als Lithium-Quelle?


Bereits seit den 1970er Jahren vermuten Astronomen, das überschüssige Lithium der jungen Sterne könne in Novae entstanden sein. Dabei stoßen explodierende Sterne Materie in den interstellaren Raum. Dieses Material wird dann ein Bestandteil der nächsten Sternengeneration. Doch selbst gründliche Studien an Novae konnten bisher keinen Nachweis dafür liefern – das Lithium blieb unauffindbar.


Position der Nova Centauri 2013 (roter Kreis) in der Nähe des Sterns Beta Centauri am Südhimmel.

Position der Nova Centauri 2013 (roter Kreis) in der Nähe des Sterns Beta Centauri am Südhimmel.

Ein Team unter der Leitung von Luca Izzo von der Sapienza-Universität in Rom hat nun die Nova Centauri 2013 (V1369 Centauri) untersucht. Dieser Stern steht am Südhimmel in der Nähe des hellen Sterns Beta Centauri und explodierte im Dezember 2013. Es handelte sich um die bislang hellste Nova dieses Jahrhunderts, die auch leicht mit bloßem Auge sichtbar war. Die Astronomen verwendeten für ihre Studien das MPG/ESO 2,2-Meter Teleskop am La Silla Observatorium sowie das 0,5-Meter Teleskop der ESO an der Sternwarte der Pontificia Universidad Catolica de Chile in Santa Martina bei Santiago.

Lithium mit zwei Millionen Kilometern pro Stunde


Und die Beobachtungen brachten den Erfolg: Im Licht dieser Sternenexplosion fanden die Forscher einen deutlichen "Fingerabdruck" von Lithium. Sie brachten auch den Nachweis, dass das Element von der Nova ausgeworfen wurde: Das Lithium entfernt sich mit zwei Millionen Kilometern pro Stunde von dem explodierten Stern.

Die Menge des von der Nova Centauri 2013 ausgestoßenen Lithiums ist Schätzungen zufolge relativ gering: Sie beträgt nur rund ein Milliardstel der Masse unserer Sonne. Doch in der Geschichte der Milchstraße gab es bereits viele Milliarden Novae – die Menge reicht daher aus, um die beobachtete und unerwartet hohe Lithiumkonzentration in unserer Heimatgalaxie zu erklären.

Aufnahme der Nova Centauri 2013 (Bildmitte) aus dem Juli 2015, mehr als 18 Monate nach dem eigentlichen Ausbruch.

Aufnahme der Nova Centauri 2013 (Bildmitte) aus dem Juli 2015, mehr als 18 Monate nach dem eigentlichen Ausbruch.

Wichtiges und schwieriges Puzzleteil


Für die astronomische Forschung sei dieser Fund ein wichtiger Fortschritt. "Wenn wir die Entwicklungsgeschichte der chemischen Elemente in unserer Milchstraße mit einem großen Puzzle vergleichen, dann war der Fund von Lithium in einer Nova einer der wichtigsten und schwierigsten noch fehlenden Steine in diesem Puzzle", sagt Koautor Massimo Della Valle vom Osservatorio Astronomico di Capodimonte in Neapel. "Außerdem bleibt jedes Modell des Urknalls solange fragwürdig, bis die Lithium-Frage verstanden ist."

Die Forscher suchen bereits seit einem Vierteljahrhundert nach Spuren von Lithium in Novae. Für den Teamchef Izzo ist der gelungene Abschluss dieser langen Suche ein ganz besonderes Erfolgserlebnis: "Es ist schon toll, etwas zu finden, das schon vor meiner Geburt vorhergesagt wurde, und es dann erstmals an meinem Geburtstag im Jahr 2013 zu beobachten!" (Astrophysical Journal Letters, 2015; doi: 10.1088/2041-8205/808/1/L14)
(ESO, 29.07.2015 - AKR)