Deutsche und italienische Forscher machen das Universum 1 Milliarde Jahr älter
Ein Team von deutschen und italienischen Astrophysikern hat entdeckt, dass einige der Kernfusionsreaktionen im Innern der Sterne langsamer ablaufen als zuvor angenommen. Das bedeutet, dass die Sterne und in der Tat auch das ganze Universum älter sind als vermutet. Die Entdeckung wurde von Wissenschaftlern der italienischen Nationallabors von Gran Sasso und dem italienischen Nationalen Institut für Nuklearphysik sowie der Ruhr Universität Bochum, Deutschland, gemacht. Hierbei handelt es sich um die Partner des Luna-Projekts (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics), das sich der Nachstellung einiger der Reaktionen widmet, die im Innern der Sterne, insbesondere unserer Sonne, stattfinden, und ihre Häufigkeitsrate, die so genannte Zyklusgeschwindigkeit, misst. "Die [große Mehrheit] der von unseren Sternen abgegebenen Energie leitet sich aus den Fusionsreaktionen von vier Wasserstoffkernen ab, die direkt einen Heliumkern bilden", erläutert Carlo Broggini, Koordinator des Luna-Projekts. Entscheidend sei aber, dass es andere, viel langsamere Reaktionen gebe, die, wenn auch in kleinem Ausmaß, gleichzeitig auftreten und zusammen den Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Zyklus (CNO-Zyklus) ausmachen, fügt Dr. Broggini hinzu. Diese Reaktionen zwischen den komplexeren, in Sternen gefundenen Strukturen finden bei relativ niedrigem Energieniveau statt und führen zu einem langsamen Gesamtprozess von nur einigen wenigen Reaktionen am Tag. Wäre dieser Prozess bedeutend schneller, hätte beispielsweise unsere Sonne ihre Wasserstoffreserven viel früher verbraucht, wodurch das Leben auf der Erde unmöglich geworden wäre. "Die [allgemeine] Zyklusgeschwindigkeit wird von der langsamsten der Reaktionen, die sie bilden, bestimmt", fährt Dr. Broggini fort, welche im Fall unserer Sonne die Bildung von Sauerstoff aus der Verschmelzung von Stickstoff- und Wasserstoffkernen ist. Die Reproduktion solcher Fusionsreaktionen im Labor ist an sich nicht besonders herausfordernd; die Schwierigkeit ist, dies bei den relativ geringen Energieniveaus zu tun, bei denen sie in den Sternen vorkommen, ohne Störungen durch die energiereiche kosmische Strahlung der Sonne. "In einem normalen Labor, das sich auf der [Erd]oberfläche [befindet], würden die Auswirkungen der vom Luna-Projekt untersuchten Reaktion vollständig von ähnlichen, aber reichhaltigeren Auswirkungen verdeckt sein aufgrund der von den kosmischen Strahlen [...] verursachten Reaktionen, die ohne Unterbrechung auf unserem Planeten aufprallen", erklärt Dr. Broggini. Aus diesem Grund wurde die Arbeit des Projekts in den unterirdischen Labors von Gran Sasso durchgeführt: "Die Labore befinden sich in 1.400 Meter Tiefe unter Felsen, der eine undurchdringliche Barriere für beinahe alle Partikel aus dem Weltall darstellt. Dank dieser besonderen Bedingungen konnten wir unser Experiment durchführen." Die Ergebnisse waren erstaunlich. Das Team entdeckte, dass der CNO-Zyklus nur etwa halb so schnell wie erwartet fortschreitet. Einschätzungen des Alters des Universums basieren auf seinen ältesten Sternen, die sich in den so genannten Kugelsternhaufen befinden. Ihr Alter wird durch Beobachtungen der von ihnen abgegebenen Lichtspektren gemessen und erfordern eine Definition der Geschwindigkeit des Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Zyklus. Aufgrund der Ergebnisse des Luna-Projekts sahen sich die Wissenschaftler gezwungen, ihre Schätzungen der CNO-Zyklusgeschwindigkeit zu überprüfen. In dem Zuge wurden auch die Berechnungen des Alters des Universums überarbeitet und von etwa 13 Milliarden Jahren auf eher 14 Milliarden Jahre korrigiert. Eine Entdeckung von fundamentalem Interesse an sich und mit bedeutenden Einfluss auf andere Bereiche der Astrophysik.
Länder
Deutschland, Italien