Präsolare Körner und solare Häufigkeiten

Wie in unserer Sonne, so laufen auch in anderen Sternen Kernreaktionen ab. Dabei reagieren Atomkerne – ähnlich einer chemischen Reaktion – miteinander, und man erhält als Produkt dieser Reaktion andere Atomkerne. Fast alle chemischen Elemente, die wir kennen, sowie ihre Isotope – die sich voneinander durch die Zahl der Neutronen im Atomkern und damit ihr Atomgewicht unterscheiden – sind Produkte solcher Kernreaktionen in Sternen ("Nukleosynthese"). Ausgenommen sind nur die leichtesten Elemente: Wasserstoff und Helium, die ausschließlich bzw. überwiegend während des Urknalls synthetisiert wurden, und die relativ seltenen Atomkerne von Lithium, Beryllium und Bor. Im Verlauf der Nukleosynthese in Sternen werden im allgemeinen leichtere Elemente / Isotope zu schwereren "verbrannt".
Die Reaktionsprodukte stehen für die Bildung neuer Generationen von Sternen zur Verfügung, die dann "metallreicher" sind (s. Abbildung).

Vor 4.57 Milliarden Jahren führte der Kollaps einer aus dem interstellaren Medium gebildeten Wolke ("Solarer Nebel") zur Bildung unseres Sonnensystems. Dabei wurde die isotopische Zusammensetzung der Materie des Sonnensystems weitgehend homogenisiert. Zum Beispiel ist das Verhältnis der Häufigkeiten der Kohlenstoffisotope mit den Atomgewichten 12 und 13 (Isotopenverhältnis ¹²C/¹³C) fast überall im Sonnensystem ca. 90. Trotzdem ist in den Meteoriten Information enthalten, die weiter zurückreicht und die Prozesse der Elemententstehung beinhaltet. Die präsolaren Körner (s.u.) spielen dabei eine ganz besondere Rolle.
 

Präsolare Körner
 

In den vergangenen drei Jahrzehnten hat man Phasen in Meteoriten gefunden, deren Isotopenzusammensetzungen vom Durchschnitt abweichen. Diese "Isotopenhäufigkeitsanomalien" können direkte Einblicke in einzelne der Prozesse der Nukleosynthese ermöglichen. Besonders ausgeprägt sind die Anomalien in Körnern, die älter sind als das Sonnensystem selbst ("präsolare Körner") und sich direkt aus Auswurfmaterial von Sternen gebildet haben ("Sternenstaub"). In solchen Körnern hat man zum Beispiel für das Isotopenverhältnis ¹²C/¹³C Werte gefunden, die zwischen 2 und 7000 liegen, also zwischen fast 100-mal niedriger und fast 100-mal höher als der "Normalwert" von ca. 90 (s. oben). Unsere derzeitigen Arbeiten befassen sich vor allem mit Isotopenhäufigkeiten in den präsolaren Nano-Diamanten. Weitere Untersuchungen zielen auf die Bestimmung des Alters der präsolaren Siliziumkarbid-Körner ab.

Weitere Informationen:

- Tabelle der wichtigsten bisher gefundenen präsolaren Körner
- Ergebnisse einiger neuerer (eigener) Arbeiten