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Sonntag, 25.09.2016
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Cassini fängt interstellaren Staub

36 winzige "Fremdlinge" erweisen sich als überraschend homogen

Fremdlinge im Sonnensystem: Die NASA-Raumsonde Cassini hat 36 winzige Staubkörnchen eingefangen, die von außerhalb des Sonnensystems kommen. Dieser seltene Fang enthüllt, dass diese kosmischen Partikel anders zusammengesetzt sind als gedacht. Denn sie sind einander überraschend ähnlich. Das könnte darauf hindeuten, dass der interstellare Staub im All entgegen bisherigen Annahmen fortlaufend recycelt wird, wie die Forscher im Fachmagazin "Science" berichten.
Von Millionen durch Cassini im Saturnsystem eingefangenen Staubkörnchen entpuppten sich 36 als interstellaren Urpsrungs.

Von Millionen durch Cassini im Saturnsystem eingefangenen Staubkörnchen entpuppten sich 36 als interstellaren Urpsrungs.

Während die Planeten, Monde und Kometen in unserem Sonnensystem reichlich Staub von sich geben, sind Partikel aus dem interstellaren Raum extrem rar. "Interstellarer Staub ist gewissermaßen eine der letzten Bastionen des Unbekannten im Weltraum", erklärt Koautor Mario Trieloff von der Universität Heidelberg. Diese Staubkörnchen sind nur rund 200 Nanometer groß und rasen im Unterschied zum Sonnensystem-eigenen Staub mit mehr als 72.000 Kilometern pro Stunde durch unser System. Das ist schnell genug, um nicht von der Schwerkraft der Sonne der der Planeten eingefangen zu werden.

Sieben große Brocken und 36 winzige Körnchen


Erst der Raumsonde Stardust gelang es, zusammen mit unzähligen Partikeln Kometenstaub, auch sieben solcher "Fremdlinge" einzufangen und zur Erde zurückzubringen. Diese ersten interstellaren Staubpartikel überraschten durch ihre Unterschiedlichkeit. "Diese Teilchen waren allerdings ungewöhnlich groß", erklärt Trieloff. "Daher sind die Analyseergebnisse möglicherweise nicht repräsentativ."

Jetzt liefert die Raumsonde Cassini, die im Saturnsystem kreist, eine neue Chance. Denn ihr Cosmic Dust Analyser (CDA) hat inzwischen neben Myriarden von Partikeln von den Saturnringen und -monden auch 36 winzige interstellare Staubpartikel eingefangen und mit Hilfe des bordeigenen Massenspektrometers analysiert. "Im Mittel haben wir damit ein paar dieser Staubkörnchen pro Jahr gefangen", berichtet Erstautor Nicolas Altobelli von der ESA.


Überraschend homogen


Die chemischen Analysen enthüllten Überraschendes: Statt ähnlich wie die Stardust-Proben sehr unterschiedlich zu sein, erwies sich der jetzt gefangene interstellare Staub als erstaunlich einförmig: Die 36 Körnchen enthalten alle ähnliche Anteile der Elemente Magnesium, Eisen, Silizium und Calcium. Sie entsprechen ziemlich genau dem durchschnittlichen Mix dieser Elemente im Kosmos. Geringer als erwartet ist dagegen der Anteil von Schwefel und Kohlenstoff in den interstellaren Staubpartikeln – aber auch hier stimmen die 36 Körnchen untereinander überein.

Das jedoch widerspricht bisherigen Theorien von vielen, durch unterschiedliche Sternentypen beeinflussten Staubwolken. "Kosmischer Staub entsteht, wenn Sterne sterben. Angesichts der großen Vielfalt der Sterne im Universum habe wir daher natürlich erwartet, dass es auch eine breite Palette an Staubarten gibt", sagt Koautor Frank Postberg von der Universität Heidelberg.
"Aber unsere Daten erzählen nun eine ganz andere Geschichte."

In Supernova-Resten recycelt?


Wie aber kommt diese seltsame Homogenität zustande? Die Forscher vermuten, dass der interstellare Staub im Laufe der Zeit seine Individualität verliert, weil er immer wieder recycelt und dadurch homogenisiert wird. Gerät er beispielsweise in einen Supernova-Überrest, begegnet der Staub dort Millionen Grad heißen Gaswolken und Schockfronten.

Diese energiereiche und hochreaktive Umgebung könnte dazu führen, dass die Staubkörnchen dort zunächst zerstört werden und erst in den kühleren Molekülwolken des Kosmos wieder neu entstehen. "Die interstellaren Körnchen pendeln wahrscheinlich in Zeitspannen von 125 Millionen Jahren zwischen diesem heißen und kalten Medium", erklären die Forscher. Das homogenisiert die Population. (Science, 2016; doi: 10.1126/science.aac6397)
(NASA/ Universität Heidelberg, 15.04.2016 - NPO)
 
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