{"id":1254,"date":"2025-05-22T11:22:44","date_gmt":"2025-05-22T08:22:44","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/deu\/?p=1254"},"modified":"2025-11-20T20:25:43","modified_gmt":"2025-11-20T17:25:43","slug":"bis-zu-10-der-schweren-elemente-des-universums-wie-gold-platin-und-andere-entstanden-beim-ausbruch-eines-riesigen-magnetars","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/deu\/2025\/05\/22\/bis-zu-10-der-schweren-elemente-des-universums-wie-gold-platin-und-andere-entstanden-beim-ausbruch-eines-riesigen-magnetars\/","title":{"rendered":"Bis zu 10 % der schweren Elemente des Universums, wie Gold, Platin und andere, entstanden beim Ausbruch eines riesigen Magnetars"},"content":{"rendered":"

Nach dem Urknall enthielt das fr\u00fche Universum Wasserstoff, Helium und eine Spur Lithium. Sp\u00e4ter wurden einige schwerere Elemente, darunter Eisen, in den Sternen geschmiedet. Doch eines der gr\u00f6\u00dften R\u00e4tsel der Astrophysik ist, wie die ersten Elemente, die schwerer als Eisen sind, beispielsweise Gold, entstanden und im Universum verteilt wurden.<\/p>\n

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\u201eDies ist eine ziemlich grundlegende Frage im Hinblick auf den Ursprung komplexer Materie im Universum\u201c, sagte Anirudh Patel, Doktorand an der Columbia University in New York. \u201eEs ist ein lustiges R\u00e4tsel, das nicht wirklich gel\u00f6st ist.\u201c<\/p>\n

Patel leitete eine Studie mit 20 Jahre alten Archivdaten von NASA- und ESA-Teleskopen, die Hinweise auf eine \u00fcberraschende Quelle gro\u00dfer Mengen dieser schweren Elemente findet: Flares von stark magnetisierten Neutronensternen, sogenannten Magnetaren. Die Studie wurde in The Astrophysical Journal Letters ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n

Die Autoren der Studie errechneten, dass Ausbr\u00fcche von riesigen Magnetaren bis zu 10 % der Gesamtmenge an Elementen schwerer als Eisen in der Galaxie ausmachen k\u00f6nnten. Da Magnetare schon relativ fr\u00fch in der Geschichte des Universums existierten, k\u00f6nnte das erste Gold auf diese Weise entstanden sein.<\/p>\n

\u201eDies ist eine Antwort auf eine der Fragen des Jahrhunderts und eine L\u00f6sung f\u00fcr ein R\u00e4tsel mithilfe von Archivdaten, die fast in Vergessenheit geraten waren\u201c, sagte Eric Burns, Co-Autor der Studie und Astrophysiker an der Louisiana State University in Baton Rouge, laut einer Pressemitteilung der NASA.<\/p>\n

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\nEin Bruch in der Kruste eines stark magnetisierten Neutronensterns, hier in einer k\u00fcnstlerischen Darstellung gezeigt, k\u00f6nnte hochenergetische Eruptionen ausl\u00f6sen. Goddard Space Flight Center, NASA\/C. Wissinger<\/em><\/p>\n

Neutronensterne sind die kollabierten Kerne explodierter Sterne. Sie sind so dicht, dass ein einziger Teel\u00f6ffel Neutronensternmaterial auf der Erde eine Milliarde Tonnen wiegen w\u00fcrde. Ein Magnetar ist ein Neutronenstern mit einem extrem starken Magnetfeld.<\/p>\n

In seltenen F\u00e4llen senden Magnetare gro\u00dfe Mengen hochenergetischer Strahlung aus, wenn sie \u201eSternbeben\u201c ausgesetzt sind, die wie Erdbeben die Kruste des Neutronensterns aufbrechen. Sternbeben k\u00f6nnen auch mit starken Strahlungsausbr\u00fcchen, sogenannten riesigen Magnetarflares, einhergehen, die sogar die Erdatmosph\u00e4re beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. In der Milchstra\u00dfe und der nahegelegenen Gro\u00dfen Magellanschen Wolke wurden bisher nur drei riesige Magnetar-Flares beobachtet, dar\u00fcber hinaus sieben.<\/p>\n

Patel und seine Kollegen, darunter sein Betreuer Brian Metzger, Professor an der Columbia University und Senior Fellow am Flatiron Institute in New York, fragten sich, wie die Strahlung riesiger Flares mit den dort entstehenden schweren Elementen zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnte. Dies k\u00f6nnte durch einen \u201eschnellen Prozess\u201c geschehen, bei dem Neutronen leichtere Atomkerne in schwerere umwandeln.<\/p>\n\n

Protonen bestimmen die Identit\u00e4t eines Elements im Periodensystem: Wasserstoff hat ein Proton, Helium hat zwei, Lithium hat drei und so weiter. Atome haben auch Neutronen, die die Identit\u00e4t nicht beeinflussen, aber Masse hinzuf\u00fcgen. Manchmal kommt es vor, dass ein Atom, wenn es ein zus\u00e4tzliches Neutron einf\u00e4ngt, instabil wird und es zu einem Kernzerfall kommt, bei dem das Neutron in ein Proton umgewandelt wird, wodurch das Atom im Periodensystem nach vorne wandert. So kann beispielsweise ein Goldatom ein zus\u00e4tzliches Neutron aufnehmen und sich dann in Quecksilber verwandeln.<\/p>\n

In der einzigartigen Umgebung eines kollabierten Neutronensterns, wo die Neutronendichte extrem hoch ist, geschieht etwas noch Seltsameres: Einzelne Atome k\u00f6nnen schnell so viele Neutronen einfangen, dass sie mehrere Zerf\u00e4lle durchlaufen, was zur Bildung eines viel schwereren Elements wie Uran f\u00fchrt.<\/p>\n

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\nDiese k\u00fcnstlerische Darstellung zeigt einen Magnetar \u2013 eine Art Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld \u2013 der Material in den Weltraum abgibt. Die als d\u00fcnne gr\u00fcne Linien dargestellten magnetischen Feldlinien beeinflussen die Bewegung geladenen Materials um den Magnetar. NASA\/JPL-Caltech<\/em><\/p>\n

Als Astronomen im Jahr 2017 die Kollision zweier Neutronensterne mithilfe von Teleskopen der NASA und dem Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) sowie zahlreichen Teleskopen auf der Erde und im Weltraum, die die urspr\u00fcngliche Entdeckung \u00fcberwachten, beobachteten, best\u00e4tigten sie, dass bei dem Ereignis Gold, Platin und andere schwere Elemente entstanden sein k\u00f6nnten. Allerdings ereignen sich Neutronensternverschmelzungen zu sp\u00e4t in der Geschichte des Universums, um die Entstehung von Gold und anderen schweren Elementen zu erkl\u00e4ren. J\u00fcngste Forschungen der Koautoren der neuen Studie, Jakub Cechula von der Karls-Universit\u00e4t in Prag, Todd Thompson von der Ohio State University und Metzger, haben gezeigt, dass Magnetar-Ausbr\u00fcche Material aus der Kruste des Neutronensterns erhitzen und mit hoher Geschwindigkeit aussto\u00dfen k\u00f6nnen, was sie zu einer potenziellen Quelle von<\/p>\n

Zun\u00e4chst dachten Metzger und seine Kollegen, dass die Signatur der Entstehung und Verteilung schwerer Elemente im Magnetar im sichtbaren und ultravioletten Licht sichtbar sein w\u00fcrde, und ver\u00f6ffentlichten ihre Vorhersagen. Doch Burns in Louisiana fragte sich, ob es vielleicht ein Gammastrahlensignal geben k\u00f6nnte, das hell genug ist, um erkannt zu werden. Er bat Metzger und Patel, dies zu \u00fcberpr\u00fcfen, und sie stellten fest, dass eine solche Signatur existieren k\u00f6nnte.<\/p>\n

\u201eIrgendwann haben wir gesagt: \u201aOkay, wir sollten die Beobachter fragen, ob sie etwas gesehen haben\u2018\u201c, sagte Metzger.<\/p>\n

Burns untersuchte die Gammastrahlendaten des letzten riesigen Flares, der sich im Dezember 2004 ereignet hatte. Er erkannte, dass die Wissenschaftler zwar den Beginn des Flares erkl\u00e4rt hatten, sie aber auch ein kleineres Signal des Magnetars in Daten des International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) der Europ\u00e4ischen Weltraumorganisation (ESA) identifiziert hatten, einer k\u00fcrzlich abgebrochenen Mission unter Beteiligung der NASA. \u201eEs wurde damals bemerkt, aber niemand hatte eine Ahnung, was es sein k\u00f6nnte\u201c, sagte Burns.<\/p>\n

Metzger erinnert sich, dass Burns dachte, er und Patel w\u00fcrden ihm \u201eeinen Streich spielen\u201c, weil die Vorhersage des Modells ihres Teams so genau mit dem mysteri\u00f6sen Signal in den Daten von 2004 \u00fcbereinstimmte. Mit anderen Worten: Das vor mehr als 20 Jahren entdeckte Gammastrahlensignal stimmte mit dem \u00fcberein, wie es aussehen sollte, wenn schwere Elemente erzeugt und dann in einem riesigen Magnetarausbruch verteilt werden.<\/p>\n\n

Patel war so aufgeregt, dass er \u201ein den n\u00e4chsten ein oder zwei Wochen an nichts anderes denken konnte.\u201c \u201eDas war alles, woran ich denken konnte\u201c, sagte er.<\/p>\n

Die Forscher untermauerten ihre Schlussfolgerung mit Daten von zwei Heliophysik-Missionen der NASA: dem au\u00dfer Dienst gestellten RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) und dem aktuellen Wind-Satelliten der NASA, der ebenfalls den riesigen Magnetar-Flare beobachtete. Zu den weiteren Co-Autoren der neuen Studie geh\u00f6rte Jared Goldberg vom Flatiron Institute.<\/p>\n

Die bevorstehende COSI-Mission (Compton Spectrometer and Imager) der NASA k\u00f6nnte diese Studien fortsetzen. Der Start des COSI Wide Field Gamma-ray Telescope ist f\u00fcr 2027 geplant und soll energetische Ph\u00e4nomene im Weltraum wie Ausbr\u00fcche riesiger Magnetare untersuchen. COSI wird in der Lage sein, einzelne Elemente zu identifizieren, die w\u00e4hrend dieser Ereignisse entstanden sind, und so einen neuen Schritt zum Verst\u00e4ndnis der Herkunft der Elemente erm\u00f6glichen. Es ist eines von vielen Teleskopen, die zusammenarbeiten k\u00f6nnen, um nach \u201evor\u00fcbergehenden\u201c Ver\u00e4nderungen im Universum zu suchen.<\/p>\n

Die Forscher werden auch andere Archivdaten untersuchen, um herauszufinden, ob in den Beobachtungen anderer Ausbr\u00fcche riesiger Magnetare irgendwelche Geheimnisse verborgen sind.<\/p>\n

\u201eEs ist wirklich cool, dar\u00fcber nachzudenken, wie einige der Dinge auf meinem Telefon oder Laptop bei dieser extremen Explosion in der Geschichte unserer Galaxie entstanden sind\u201c, sagte Patel.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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