Kalzium aus stellaren Explosionen in unseren Knochen?

Ein internationales Astronomenteam hat einen explodierenden Stern - eine Supernova - entdeckt, der mit seiner außerordentlich großen Menge an ausgestoßenem Kalzium ein bislang gesuchter Kalziumlieferant im Universum sein könnte. Die Forschungsarbeit, die teilweise durch intern...

Ein internationales Astronomenteam hat einen explodierenden Stern - eine Supernova - entdeckt, der mit seiner außerordentlich großen Menge an ausgestoßenem Kalzium ein bislang gesuchter Kalziumlieferant im Universum sein könnte. Die Forschungsarbeit, die teilweise durch internationale Marie-Curie-Wiedereingliederungsbeihilfen (International Reintegration Grant, IRG) innerhalb des Siebten EU-Rahmenprogramms (RP7) finanziert wird, liefert außerdem Anhaltspunkte dafür, dass diese kalziumreichen Sterne Vertreter einer neuen Klasse von Supernovae sein könnten. Die Ergebnisse kamen im Fachblatt Nature zur Veröffentlichung.

Der Einsatz von robotischen Teleskopen verstärkte in den letzten zehn Jahren die Neugier der Astronomen in Bezug auf explodierende Sterne beträchtlich. 2005 entdeckten Forscher am Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) an der University of California, Berkeley, in den USA die einzigartige Supernova (SN) 2005E, eine der acht bekannten "kalziumreichen Supernovae".

"Allein schon durch die große Anzahl erfasster Supernovae machen wir seltsame Entdeckungen, die andere physikalische Mechanismen im Vergleich zu den beiden bekannten Arten darstellen oder die auch Variationen der Standardtypen sein könnten", erklärt Professor Alex Filippenko, Direktor am KAIT und einer der Autoren der Studie. "Aber bei SN 2005E hatten wir es mit einer ganz anderen Art von Knall zu tun. Diese und die anderen kalziumreichen Supernovae könnten eine echte Unterordnung und nicht nur Einzelstücke sein."

Professor Filippenko zufolge unterscheidet sich SN 2005E von den beiden Supernovae-Hauptklassen: Typ Ia Supernovae ergeben sich aus einer gewaltigen Explosion eines weißen Zwergstern (Überrest eines Sterns, der seinen normalen Lebenszyklus abgeschlossen hat). Supernovae des Typs Ib, Ic oder Typs II sind Kategorien stellarer Explosionen, die durch den Kernkollaps massereicher Sterne entstehen. Die letztere Gruppe hinterlässt nach der Explosion Schwarze Löcher oder Neutronensterne.

Diese neueste Studie, geleitet von Dr. Hagai Perets am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in den USA (CFA) und Dr. Avishay Gal-Yam am Weizmann Institute of Science in Israel, zeigt den ursprünglichen Stern als einen Weißen Zwerg geringer Masse, der von einem anderen Weißen Zwerg Helium abgezogen hat, bis Temperatur und Druck schließlich eine thermonukleare Explosion zündeten, die zumindest die äußeren Schichten des Sterns absprengte und ihn möglicherweise vollständig zum Erlöschen brachte.

"Der Spenderstern wird im Laufe dieses Prozesses wahrscheinlich vollständig zerstört, aber über das Schicksal des Hauptsterns sind wir uns nicht ganz sicher", so Dr. Gal-Yam.

"Wir haben noch nie zuvor ein derartiges Spektrum gesehen", betont Mitautor Dr. Paolo Mazzali vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Deutschland und von der Scuola Normale Superiore in Italien. "Die einzigartigen Prozesse, die in diesen Explosionen gewisse chemische Elemente erzeugen, könnten einige der Rätsel in Bezug auf die Anreicherung mit chemischen Elementen in unserem Universum lösen."

Das Team schätzt, dass etwa 50 Prozent der explodierten Masse aus Kalzium bestanden. Man argumentiert, dass dies erklären könnte, warum das Universum und unsere Körper so reich an diesem metallischen Element sind. Wenn nur einige derartige stellare Explosionen in jedem Jahrhundert auftreten, so wäre das ausreichend, um das in den Galaxien - wie auf unserer Milchstraße - und in den lebenden Wesen unseres Planeten vorzufindende Kalzium zu erzeugen.

Unterdessen argumentieren Forscher der Hiroshima University in Japan, die Ergebnisse ihrer Studie in der gleichen Ausgabe von Nature präsentieren, dass der ursprüngliche Ausbruch von SN 2005E gewaltig war und einen Kollaps einer Typ II Supernova durchgemacht habe.

"Es ist eine reichlich unübersichtliche, verworrene Situation", muss Professor Filippenko zugeben. "Wir hoffen jedoch durch die Entdeckung weiterer Beispiele für diese Unterklasse und anderer ungewöhnlicher Supernovae sowie deren detailliertere Beobachtung neue Varianten zu diesem Thema zu finden und ein besseres Verständnis über die tatsächliche Physik zu gewinnen, die sich dort austobt."

In einem Kommentar zur Bedeutung einer solchen Studie erläutert Mitautor Dae-Sik Moon von der Universität Toronto in Kanada: "Eine Supernova-Explosion ist das energiereichste und genialste Ereignis, das wir im Universum beobachten können. Es liefert uns reichlich Informationen, und zwar nicht nur darüber, wie Sterne sterben, sondern auch über den Ursprung des Lebens und die Expansion des Universums."

Weitere Beiträge zu dieser Arbeit leisteten Wissenschaftler aus Chile und dem Vereinigten Königreich.

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