Der dreifache Alpha-Prozess in Supernovae ist ein neues Rätsel

Der dreifache Alpha-Prozess in Supernovae ist ein neues Rätsel

Forscher der Michigan State University (MSU) haben herausgefunden, dass eine der wichtigsten Reaktionen im Universum einen enormen und unerwarteten Schub in explodierenden Sternen erhalten kann, die als Supernovae bekannt sind.

Die Entdeckung stellt auch Ideen in Frage, wie einige der schweren Elemente der Erde entstehen. Insbesondere widerlegt es die Theorie, die die ungewöhnlich hohe Häufigkeit einiger Formen oder Isotope der Elemente Ruthenium und Molybdän auf dem Planeten erklärt.

Die Ergebnisse, die am 2. Dezember in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, zeigen, dass die innersten Regionen von Supernovae zehnmal schneller Kohlenstoffatome erzeugen können als bisher angenommen. Diese Kohlenstoffbildung erfolgt durch eine Reaktion, die als Triple-Alpha-Prozess bekannt ist.

„Die dreifache Alpha-Reaktion ist in vielerlei Hinsicht die wichtigste Reaktion. Es definiert unsere Existenz “, sagen die Forscher.

Fast alle Atome, aus denen die Erde besteht, und alles auf ihr, einschließlich der Menschen, wurden in den Sternen erschaffen. Fans des Schriftstellers und Wissenschaftlers Carl Sagan erinnern sich vielleicht an sein berühmtes Zitat: "Wir sind alle aus Sternen gemacht." Vielleicht ist keine Sternmaterie für das Leben auf der Erde wichtiger als Kohlenstoff, der durch den dreifachen Alpha-Prozess im Weltraum gebildet wird.

Der Prozess beginnt mit Alpha-Partikeln, die die Kerne von Atomen oder Kernen von Helium sind. Jedes Alpha-Teilchen besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen.

Beim Triple-Alpha-Prozess kombinieren Sterne drei Alpha-Teilchen, um ein neues Teilchen mit sechs Protonen und sechs Neutronen zu erzeugen. Es ist die am häufigsten vorkommende Form von Kohlenstoff im Universum. Es gibt andere Isotope, die durch andere Kernprozesse erzeugt werden, aber sie machen etwas mehr als 1% der Kohlenstoffatome der Erde aus.

Die Wissenschaftler sagen jedoch, dass das Verschmelzen von drei Alpha-Partikeln normalerweise ein ineffizienter Prozess ist, es sei denn, etwas hilft ihm. Die Forscher fanden heraus, dass in den innersten Regionen der Supernovae solche Helfer sein könnten: überschüssige Protonen. Somit könnte eine protonenreiche Supernova die dreifache Alpha-Reaktion beschleunigen.

Die Beschleunigung der dreifachen Alpha-Reaktion hemmt jedoch auch die Fähigkeit der Supernova, schwerere Elemente im Periodensystem zu erzeugen. Dies ist wichtig, da Wissenschaftler seit langem glauben, dass protonenreiche Supernovae eine erstaunliche Fülle bestimmter Isotope von Ruthenium und Molybdän auf der Erde erzeugen, die etwa 100 Protonen und Neutronen enthalten.

"Sie machen diese Isotope nicht anderswo", sagte Luke Roberts, Autor des Papiers. Aber nach der neuen Studie zu urteilen, werden Sie sie wahrscheinlich auch nicht in protonenreichen Supernovae bekommen. "Was mich reizt, ist, dass wir jetzt einen anderen Weg finden müssen, um ihre Existenz zu erklären."

Die Forscher fügten hinzu, dass es andere Ideen gibt, aber keine von ihnen kann Nuklearwissenschaftler vollständig befriedigen. Darüber hinaus hat noch keine der bestehenden Theorien diese neue Entdeckung aufgenommen. „Was auch immer als nächstes passiert, wir müssen die Auswirkungen der beschleunigten dreifachen Alpha-Reaktion berücksichtigen. Es ist ein interessantes Rätsel. "

Während die Forscher leicht enttäuscht waren, dass das erzielte Ergebnis den langjährigen Vorstellungen über die Schaffung von Elementen widerspricht, sagen sie auch, dass die Entdeckung zur Entwicklung neuer Wissenschaft und zu einem besseren Verständnis des Universums beitragen wird.