Eine neue Studie über tote Sonnen findet heraus, dass das Leben auf der Erde ohne sie möglicherweise nicht existieren könnte

Kohlenstoff. Du denkst vielleicht nicht viel darüber nach, aber ohne es wärst du nicht am Leben. Es ist der Hauptbestandteil organischer Verbindungen, die in allen lebenden Organismen auf der Erde vorkommen, aber wo genau Kohlenstoff herkommt, ist umstritten.

Neue Forschungen haben nun herausgefunden, dass die primäre Kohlenstoffquelle in der Milchstraße Weiße Zwerge sind – die toten Kerne von Sternen, die einst unserer Sonne sehr ähnlich waren.

Es ist allgemein bekannt, dass Sterne im gesamten Universum Elemente erzeugen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Durch die Verschmelzung von Elementen in den Kernen von Sternen können durch einen sogenannten Prozess Elemente entstehen, die so schwer wie Eisen sind Sternnukleosynthese ; Noch schwerere Elemente entstehen durch Prozesse wie die Neutroneneinfang in massiven Supernovae beobachtet .

Kohlenstoff entsteht über die Triple-Alpha-Prozess , bei dem drei Heliumkerne zu Kohlenstoff verschmelzen, ein Prozess, der gegen Ende der Lebensdauer eines Sterns stattfindet.

Den Astronomen war jedoch unklar, ob die Fülle an Kohlenstoff in unserer Galaxie größtenteils darauf zurückzuführen war, dass sonnengroße Sterne ihre Haut abstreiften, als sie still und heimlich zu Weißen Zwergen kollabierten, oder ob der Kohlenstoff von weitaus massereicheren Sternen ausgestoßen wurde, als sie zur Supernova wurden.

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Paolo Marigo von der Universität Padua in Italien suchte nach Antworten in offenen Sternhaufen – Gruppen von bis zu Tausenden von Sternen, die alle mehr oder weniger gleich alt sind und in derselben Molekülwolke entstanden sind.

In fünf Molekülwolken identifizierte das Team die Weißen Zwerge anhand von Beobachtungen, die 2018 vom W. M. Keck Observatory auf Hawaii gemacht wurden. Diese Beobachtungen lieferten die Sternspektren – „Fingerabdrücke“ von Licht, die entschlüsselt werden können, um Informationen über den Stern zu enthüllen, wie z Temperatur (und damit Alter), chemische Zusammensetzung und Oberflächenschwerkraft (und damit Masse).

„Aus der Analyse der beobachteten Keck-Spektren war es möglich, die Massen der Weißen Zwerge zu messen.“ „Mithilfe der Theorie der Sternentwicklung konnten wir bis zu den Vorläufersternen zurückverfolgen und deren Massen bei der Geburt ableiten“, erklärte der Astrophysiker Enrico Ramirez-Ruiz der University of California Santa Cruz.

Es ist bekannt, dass die Masse eines toten Sterns mit der seines Vorläufers zusammenhängt. Es macht Sinn: Je massereicher ein Weißer Zwerg ist, desto massereicher ist der Vorläuferstern, der ihn hervorgebracht hat. Diese Massen sind jedoch nicht genau gleich, da der Vorläuferstern so viel Material in den Weltraum schleudert. Diese Beziehung zwischen den beiden Massen des Weißen Zwergs wird als Anfangs-Endmassenbeziehung bezeichnet.

Bei Weißen Zwergen kann das Massenverhältnis berechnet werden, wenn man das Spektrum eines Weißen Zwergs hat. Als tote Sterne verschmelzen sie nicht mehr und kühlen daher ab; Jegliche Wärme, die ein Weißer Zwerg speichert, ist Restwärme und strahlt über Milliarden von Jahren langsam in den Weltraum ab. Wenn wir seine Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung kennen, können wir die Geschwindigkeit dieser Abkühlung berechnen. Dies ermöglicht es den Astronomen wiederum, das Alter des Weißen Zwergs zu berechnen – wie lange seit dem Kernkollaps vergangen ist.

Hier kommen die offenen Cluster ins Spiel. Da wir wissen, wie alt die Sternhaufen sind, können wir die Zeit seit dem Kernkollaps vom Alter des Sternhaufens abziehen, um herauszufinden, wie alt der Stern war, als er starb – und diese Information kann zur Berechnung der Anfangsmasse verwendet werden des Vorläufersterns.

Aber als das Team es auf einige ihrer Weißen Zwerge anwendete – insbesondere solche mit einer Vorläufermasse, die mehr als etwa das 1,5-fache der Sonnenmasse betrug – bemerkten sie etwas wirklich Merkwürdiges. Die Massen der Weißen Zwerge waren höher als erwartet für die Massen ihrer Vorfahren, was das Team als Anfangs-End-Massenverhältnisknick bezeichnet.

„Unsere Studie interpretiert diesen Knick im Anfangs-Endmassenverhältnis als Signatur der Kohlenstoffsynthese, die von massearmen Sternen in der Milchstraße erzeugt wird.“ Sagte Marigo .

Das Team geht davon aus, dass das Ereignis in Vorläufersternen der Weißen Zwerge gegen Ende ihrer Lebensdauer stattfindet. Sie verschmelzen Helium tief in ihrem Kern zu Kohlenstoff. Anschließend wird dieser Kohlenstoff an die Oberfläche transportiert, wo er in relativ sanften Sternwinden in den Weltraum geblasen wird. Da der Prozess so langsam abläuft, hat der Stern Zeit, im Kern an Masse zu gewinnen. Es ist dieser massereichere Kern, der zu einem schwereren Weißen Zwerg als erwartet zusammenfällt.

Im Allgemeinen tritt dies bei Sternen mit mehr als etwa 2 Sonnenmassen auf, bei Sternen mit weniger als 1,5 Sonnenmassen tritt es jedoch nicht auf, was eine ziemlich gute Untergrenze für die Masse kohlenstoffspuckender Sterne darstellt. Wichtig ist, dass ein Blick auf ähnliche Sterne in anderen Galaxien uns hilft, den Zeitpunkt besser zu verstehen, wann sterbende Sterne die Milchstraße mit Kohlenstoff bestäuben, was die Vorläufer der Weißen Zwerge zur wahrscheinlichsten Quelle macht.

Dies könnte uns auch helfen zu verstehen, was in fernen Galaxien vor sich geht, in denen wir einzelne Sterne nicht erkennen können. Eine Kohlenstoffsignatur im Gesamtlicht kann uns Aufschluss über entfernte Populationen Weißer Zwerge geben.

Und die Forschung wird uns auch helfen, besser zu verstehen, wie Kohlenstoff in der Milchstraße verteilt wird – was wiederum Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem Leben haben könnte.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .