Suche nach Sternenstaub Sieben Körnchen auf einen Streich

Sternenstaub ist der Grundstoff, aus dem die Körper des Sonnensystems geboren wurden. Erstmals haben Wissenschaftler nun Partikel analysiert, die womöglich vor Millionen Jahren bei Supernova-Explosionen entstanden sind.

Von Thorsten Dambeck

Zack Gainsforth

Fürs Weihnachtsfest war das Präsent zu spät, doch es kam zweifellos gut an: "Großartig! Das ist mehr, als wir uns erhofft haben", jubelte US-Forscher Donald Brownlee. Das war am 17. Januar 2006. Zwei Tage zuvor war die Rückkehrkapsel der Sonde Stardust in einem abgelegenen Testgebiet der Airforce in Utah gelandet und von dort ins Johnson Space Center nach Houston gebracht worden.

Brownlees Begeisterung galt der Fracht an Bord des 46 Kilogramm schweren Flugkörpers: Tausende winziger Staubpartikel. Diese hatte die Nasa-Sonde zuvor eingesammelt - hauptsächlich beim Kometen Wild 2. Doch unter all den Kometenkörnchen verbargen sich auch Partikel völlig anderer Abstammung: Sternenstaub. Die Ergebnisse der ersten Analysen dieses interstellaren Materials erscheinen diese Wocheim Fachmagazin "Science". Die Studie war eine Kraftanstrengung, bei der das internationale Team aus 66 Autoren auch von einer Hilfstruppe Zehntausender Freiwilliger unterstützt worden war.

Urstoff im Labor

"Wir sind alle Sternenstaub", das hat sich nicht nur im Song von "ich und ich" herumgesprochen. Um so überraschender ist es, dass die Astronomen nur sehr ungenaue Vorstellungen haben, wie dieser Urstoff, aus dem einst die Körper des Sonnensystems geboren wurden, beschaffen ist. Zwar wissen sie, dass der Staub noch heute zusammen mit interstellarem Gas zwischen den Sternen herumschwirrt. Er kann jedoch auch ins Sonnensystem eindringen, den Instrumenten der Raumsonden Ulysses und Galileo waren die Partikel bereits vor Jahren aufgefallen. Es handelt sich um winzige Teilchen, meist kleiner als ein Tausendstel Millimeter. Im irdischen Labor konnten sie bislang nicht untersucht werden, ihr chemischer Aufbau und die sonstige Beschaffenheit waren also weitgehend unbekannt.

Die Stardust-Mission sollte das ändern. Mit einem Ausleger, der an einen Tennisschläger erinnert, hatte die Sonde die Partikel eingefangen. Diese Vorrichtung war mit einem speziellen Material bestückt, dem Aerogel. Dessen Aufgabe war es, die schnellen Teilchen möglichst schonend abzubremsen. Anhand ihrer Bremsspuren ließen sich die Teilchen identifizieren, dazu dienten rund eine Million Mikroskop-Fotos des Aerogels. Auf den stark vergrößerten Aufnahmen, die über das Internet verteilt wurden, mussten die Spuren aufgespürt werden.

Diesen Job erledigten über 30.000 "Dusters", die im Internetprojekt Stardust@home speziell für diese Aufgabe angelernt worden waren. Doch wie findet man diese seltenen Spuren? Wie sehen die Einschlagspuren überhaupt aus, wenn sie mit etwa 180.000 Stundenkilometern in den Aerogel-Kollektor gerast sind? Simulationen solcher Einschläge fanden am Max-Planck-Institut für Kernphysik statt. "Um vielversprechende Einschlagspuren überhaupt zu erkennen und von ihnen auf die Geschwindigkeit und andere Eigenschaften der Partikel zu schließen, wurden die Kollektoren beschossen - mit dem weltweit einzigartigen Heidelberger Staubbeschleuniger", sagt Co-Autor Mario Trieloff.

Schmauchspuren in Minikratern

Der Aufwand war hoch, aber schließlich von Erfolg gekrönt. Sieben Sternenstaubpartikel sind den Forschern Netz gegangen - "sie sind sehr wertvoll", so der Erstautor der Studie, der Physiker Andrew Westphal von der University of California. Bislang dürfen sie nur mit zerstörungsfreien Analysemethoden untersucht werden. Erfolgreiche "Duster" durften ihre Funde mit Namen versehen. Die beiden Teilchen "Orion" und "Hylabrook" wurden im Aerogel entdeckt, ein weiterer Partikel hinterließ dort nur eine Spur, wahrscheinlich war er zu schnell und verdampfte beim Einschlag. Vier weitere Teilchen trafen die Aluminiumfolie zwischen den Aerogel-Waben. In den mikroskopisch kleinen Kratern auf der Folie finden sich noch "Schmauchspuren" der Partikel, wie es ein beteiligter Forscher ausdrückte.

Die Ergebnisse haben die Forscher überrascht - sie können sich noch keinen rechten Reim auf die Resultate machen. Klar scheint, dass es sich um verhältnismäßige junge interstellare Staubkörnchen handelt, möglicherweise sind sie erst vor einigen Millionen Jahren bei Supernova-Explosionen entstanden. Die Partikel unterscheiden sich stark von dem aus Meteoriten extrahierten bekannten kohlenstoffreichen Sternenstaub, der über vier Milliarden Jahre alt ist. Auch untereinander sind die Stardust-Teilchen recht verschieden, insbesondere bezüglich ihrer Ausmaße, der chemischen Elemente und der Kristallstruktur.

Ebenso zeigen sie Abweichungen von den durchschnittlichen Eigenschaften des interstellaren Staubs, die mit astronomischen Beobachtungen ermittelt wurden. Unterdessen gehen die Analysen weiter, erst die Hälfte des Aerogels wurde bislang gesichtet. Dabei wird sich zeigen, ob die Resultate bestätigt werden, denn noch wurden nicht alle Untersuchungsmethoden angewendet. Westphal zufolge sind wohl noch ein Dutzend Partikelfunde möglich - es bleibt ein mühsames Geschäft.



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Layer_8 14.08.2014
1. Vor Millionen von Jahren
Zitat von sysopSternenstaub ist der Grundstoff, aus dem die Körper des Sonnensystems geboren wurden. Erstmals haben Wissenschaftler nun Partikel analysiert, die womöglich vor Millionen Jahren bei Supernova-Explosionen entstanden sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/sonde-stardust-sternenstaub-aus-dem-interstellaren-raum-a-986130.html
Sooo viele Supernovae sind das dann ja nicht gewesen, die in Frage kommen, in unserer Milchstraße. Ich denke daher, dass diese Teilchen, wenn schon, von EINER Supernova abstammen. Bei dem galaktischen Raumvolumen wäre alles andere noch irre unwahrscheinlicher. Wie auch immer, diese sieben Körnchen sind dann das wohl faszinierendste Material auf unserer Erde.
Dust_Devil 15.08.2014
2. Supernova-Ursprung?
Prinzipiell käme schon mehr als eine Supernova-Explosion in Frage. In unserer Milchstraße gibt es ca. alle 80 Jahre eine solche, und der Staub im interstellaren Raum kann durchaus 500 Millionen Jahre "überleben". Viel interessanter ist aber die Frage, woher SPON diese Erkenntnis nimmt. Im gesamten Science-Artikel gibt es darüber keinerlei Spekulationen (da es auch keinerlei "zwingende" Anhaltspunkte für einen SN-Ursprung eines der Staubkörner gibt), ebensowenig in den mir bekannten offiziellen Pressemeldungen. Generell sind Supernovae natürlich schon "Staubproduzenten", aber das sind rote Riesensterne ebenfalls, wahrscheinlich sogar zu einem deutlich größeren Anteil. Ansonsten stimme ich Layer_8 voll und ganz zu - faszinierend ist der Staub allemal.
erwachsener 15.08.2014
3. Supernova?
In dem heute erschienenen Artikel in "Science" ist von einem Supernova-Ursprung nicht die Rede, das Wort kommt in dem Artikel gar nicht vor. Ebenso konnte ich keine Mutmassungen über das Alter der Partikel finden. Daß die Partikel überhaupt extr5asolaren Ursprungs sind wird daraus gefolgert, daß ßes sich um Hypervelocity impakte mit ca 15 km/s handelte und die Einfallsrichtung einen Ursprung im Sonnensystem unwahrscheinlich macht. Des weiteren ist die Anzahl von Impakten aus Richtungen, die besser zum Sonnensystem passen, gering, so daß man annehmen kann, daß nor wenige solare partikel unterwegs waren als die fraglichen sieben gesammelt wurden. Ach ja, und außerdem kann chemisch ausgeschlossen werden, daß es sich um Partikel handelt, die vom Raumschiff selbere stammen.
Dust_Devil 15.08.2014
4. Re: Supernova?
Die (im Mittel) 500 Millionen Jahre "Lebensdauer" für interstellaren Staub stammen aus Modellrechnungen; für die untersuchten Partikel kann man natürlich keine Aussagen dazu treffen (die können zwischen ein paar tausend und einer Milliarde Jahre alt sein). Der wichtige Punkt dabei ist einfach, dass der von Stardust eingesammelte Staub (im weitesten bzw. astronomischen Sinne) "neuzeitlich" ist, im Gegensatz zu sogenanntem "präsolaren" Sternenstaub, der z.B. in primitiven Meteoriten gefunden wird, der älter als unse Sonnensystem (4,6 Milliarden Jahre) ist.
Luna-lucia 15.08.2014
5. es gibt da noch die
Zitat von sysopSternenstaub ist der Grundstoff, aus dem die Körper des Sonnensystems geboren wurden. Erstmals haben Wissenschaftler nun Partikel analysiert, die womöglich vor Millionen Jahren bei Supernova-Explosionen entstanden sind. http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/sonde-stardust-sternenstaub-aus-dem-interstellaren-raum-a-986130.html
"Spukhafte Fernwirkung" - wie Einstein um 1936 herum, postuliert hatte. Oder, wie man heute weiß, es ist die Quantenverschränkung. Von daher, man sollte weiter denken, als "nur" - woher die Staubteilchen kommen. Sie bestehen aus Quanten - und diese wiederum ? können sie nach "irgendwo" verschränkt sein?
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