Sternengeschichten Folge 625: Przybylskis Stern - Fabrik für exotische Elemente oder Alienmüllhalde?

Florian: Sternengeschichten Folge 625.

Florian: Pschibilskys Stern, Fabrik für exotische Elemente oder Alienmüllhalde.

Florian: Am 4. März 1961 hat der polnisch-australische Astronom Antony Pschibilski einen

Florian: Fachartikel veröffentlicht, der den relativ harmlosen Titel trägt,

Florian: HD 101-065, a G-Zero-Star with High Metal Content, also übersetzt HD 101-065,

Florian: ein G-Null-Stern mit hohem Metallgehalt.

Florian: Das klingt jetzt nicht sonderlich aufregend, zumindest dann,

Florian: wenn man weiß, dass in der Astronomie das Wort Metall etwas anderes bedeutet

Florian: als im normalen Sprachgebrauch.

Florian: Aber dazu kommen wir später noch.

Florian: Aber tatsächlich ist der Stern, den Przybylski entdeckt hat und in seiner Arbeit

Florian: beschrieben hat, definitiv enorm aufregend.

Florian: So aufregend, dass die Forschung auch mehr als 60 Jahre später immer noch jede

Florian: Menge offene Fragen hat, was dieses Ding angeht.

Florian: Aber fangen wir mal mit dem an, was wir definitiv wissen.

Florian: Der Stern ist am 26.

Florian: April 1960 von der Mount Stromlow-Sternwarte in Australien aus beobachtet worden.

Florian: Der ist knapp 360 Lichtjahre von der Erde entfernt und dort am Himmel,

Florian: wo sich das Sternbild Centaurus befindet.

Florian: Der Stern hat die 1,4-fache Masse der Sonne, ist doppelt so groß und leuchtet ca. 5,5 mal heller.

Florian: Przybylski hat damals nicht gezielt nach seltsamen Sternen gesucht,

Florian: der wollte Sterne finden, die sich schnell bewegen, und dafür hat er diverse

Florian: Sterne aus dem Henry-Traper-Katalog im Detail betrachtet.

Florian: Dann ihr Spektrum bestimmt, hat also das Licht der Sterne, das durch sein Teleskop

Florian: gefallen ist, mit optischen Instrumenten in seine Bestandteile aufgespalten,

Florian: um zu sehen, wie viel Energie das Licht bei bestimmten Wellenlängen hat.

Florian: Das ist eine Standardtechnik in der Astronomie, die ich auch schon oft im Podcast erklärt habe.

Florian: Im Spektrum eines Sterns gibt es immer Bereiche, wo bei bestimmten Wellenlängen

Florian: quasi gar nichts durchkommt.

Florian: Und das ist das, was man Spektrallinie nennt, weil dort in der visuellen oder

Florian: grafischen Darstellung des Spektrums eine dunkle Linie zu sehen ist.

Florian: Welche Spektrallinien man sehen kann, das hängt davon ab, aus welchen Elementen

Florian: ein Stern besteht, denn jedes chemische Element blockt eine andere Wellenlänge des Lichts ab.

Florian: Und wo genau man die Linie im Spektrum sehen kann, das hängt davon ab,

Florian: wie schnell sich die Lichtquelle, also der Stern, durch das Weltall bewegt.

Florian: Und genau deswegen hat sich Przybylski die Spektren angeschaut und deswegen

Florian: hat er auch entdeckt, dass dieser eine Stern eine ganz besondere chemische Zusammensetzung hat.

Florian: Der Stern hat vor allem sehr viele Metalle, womit in der Astronomie alles bezeichnet

Florian: wird, was kein Wasserstoff und kein Helium ist.

Florian: Denn Wasserstoff und Helium sind mit sehr, sehr großem Abstand die häufigsten

Florian: Elemente des Universums und damit auch die Elemente, aus denen Sterne fast komplett bestehen.

Florian: Alles andere, also das Zeug wie Kohlenstoff,

Florian: Sauerstoff, Gold, Silber, Eisen usw., der ganze Rest des Periodensystems wird

Florian: in der Astronomie mit dem Begriff Metalle zusammengefasst, was verwirrend und

Florian: aus chemischer Sicht Quatsch ist,

Florian: aber sich nun mal eben historisch so eingebürgert hat.

Florian: Sterne, die viele Metalle enthalten, die sind jetzt erstmal nicht außergewöhnlich.

Florian: Die Sonne enthält auch Metalle, genauso wie alle anderen Sterne,

Florian: die wir bis jetzt beobachtet haben.

Florian: Nur die allerersten Sterne, die im Universum entstanden sind,

Florian: die können keine Metalle enthalten haben, denn damals gab es ja nur Wasserstoff

Florian: und Helium, wie ich in Folge 454 der Sternengeschichten erzählt habe.

Florian: Die ganzen anderen chemischen Elemente, die sind ja erst durch Kernfusion im

Florian: Inneren der Sterne erzeugt worden.

Florian: Und je später ein Stern in der Geschichte des Universums entstanden ist,

Florian: desto mehr Metalle kann er theoretisch enthalten.

Florian: Es kommt aber nicht nur auf die Menge der Metalle an, sondern auch auf die Art.

Florian: Und das ist genau das, was die Leute bei Pschubilski Stern bis heute irritiert.

Florian: Pschibilski selbst hat damals unter anderem Barium und Strontium nachweisen

Florian: können, und das in ungewöhnlich großen Mengen, außerdem noch viele der sogenannten seltenen Erden.

Florian: Mittlerweile weiß man, dass es dort Cesium gibt, Holmium, Niob,

Florian: Scandium, Ytrium, Neodym oder Presodym.

Florian: Von dem Zeug gibt es dort mehr, als man eigentlich erwarten würde,

Florian: und es gibt Hinweise darauf, dass Pschibilski-Stern viele Aktinoide enthält,

Florian: Also chemische Elemente, die im Allgemeinen radioaktiv und darüber hinaus noch sehr kurzlebig sind.

Florian: Elemente wie Thorium und Uran, die hat man definitiv gefunden,

Florian: aber auch Indizien für Actinium, Protactinium, Neptunium, Plutonium,

Florian: Ameritium, Curium, Berkelium, Kalifornium und Einsteinium.

Florian: Gut, mit den meisten dieser Elemente hat man es im Alltag so gut wie nie zu tun.

Florian: Die kommen eigentlich auch nicht natürlich vor. Elemente wie Neptunium,

Florian: Plutonium, Ameritium, Curium, Berkelium, Kalifornium und Einsteinium,

Florian: die haben wir in kernphysikalischen Laboren bei Experimenten entdeckt oder bei

Florian: der Explosion von Kernwaffen.

Florian: Die liegen nicht einfach irgendwo rum. Und die liegen deswegen nicht einfach

Florian: irgendwo rum, weil sie eben so stark radioaktiv sind und nach sehr kurzer Zeit

Florian: schon wieder zerfallen.

Florian: Ein Steinium hat zum Beispiel im besten Fall eine Halbwertszeit von 472 Tagen.

Florian: Das heißt, selbst wenn ein Stern aus irgendeinem Grund bei seiner Entstehung

Florian: eine relevante Menge dieses Elements von irgendwoher mitbekommen hat,

Florian: ist davon nach ein paar Tausend und definitiv nach ein paar Millionen oder Milliarden

Florian: Jahren nichts mehr übrig.

Florian: Spilski Stern ist aber auf jeden Fall über eine Milliarde Jahre alt.

Florian: Wenn wir heute dort noch solche Elemente wie ein Steinium finden,

Florian: dann stimmt also irgendwas nicht.

Florian: Es ist aber immer noch umstritten, ob man dieses Einsteinium dort wirklich nachweisen hat können.

Florian: Das liegt vor allem daran, dass wir hier auf der Erde nicht genug Einsteinium

Florian: für die Forschung haben, um zu wissen, welche Art von Spektrallinien es im Detail produzieren kann.

Florian: Beim Element Prometium, da sieht es ein bisschen anders aus.

Florian: Das kennen wir hier auf der Erde, das nutzen wir zum Beispiel in der Raumfahrt als Energiequelle.

Florian: Und man hat es auch relativ sicher in Dschubilski-Stern nachgewiesen.

Florian: Prometium hat aber auch im besten Fall eine Halbwertszeit von knapp 18 Jahren.

Florian: Die Lage ist also nicht viel besser als beim Einsteinium. Also, was ist da los?

Florian: Wie kommt dieser Stern an so eine seltsame Sammlung chemischer Elemente und

Florian: wieso sind dort Elemente, die eigentlich schon längst zerfallen sein hätten sollen?

Florian: Die kurze Antwort ist, keine Ahnung.

Florian: Die längere Antwort lautet, keine Ahnung, aber wir haben zumindest ein paar spannende Ideen.

Florian: Es könnte zum Beispiel sein, dass Pschibilski-Stern nicht alleine ist,

Florian: sondern einen Begleiter hat.

Florian: Dieser Begleiter könnte ein Neutronenstern sein, also der Überrest eines ehemaligen großen Sterns.

Florian: So ein Neutronenstern könnte Teilchen mit hoher Geschwindigkeit ins All schleudern,

Florian: die dann, wenn sie auf Pschibilski-Stern treffen, die entsprechenden radioaktiven Elemente erzeugen.

Florian: Bis jetzt haben wir so einen Neutronenstern aber noch nicht nachgewiesen.

Florian: Das heißt nicht, dass es ihn dort nicht gibt, aber wenn es ihn gibt,

Florian: dann muss er sich in einer sehr speziellen Umlaufbahn befinden,

Florian: um sich so lange vor uns verstecken zu können.

Florian: Trotzdem ist es fast noch die plausibelste Erklärung. Eine andere lautet nämlich so.

Florian: Wir wissen zwar, dass die chemischen Elemente tendenziell immer instabiler werden,

Florian: je mehr Kernteilchen sie enthalten.

Florian: Also Atome wie Wasserstoff mit nur einem Proton als Kernbaustein oder Sauerstoff

Florian: mit acht Protonen und acht Neutronen, die sind stabil und zerfallen nicht.

Florian: Und Elemente wie ein Steinium mit 99 Protonen und mindestens ebenso vielen Neutronen,

Florian: die sind hochradioaktiv und zerfallen schnell.

Florian: Es gibt aber die Theorie einer Insel der Stabilität.

Florian: Laut der vereinfacht gesagt, Elemente existieren können, die ein bisschen stabiler

Florian: sind, wenn die Zahl der Kernbausteine noch höher wird.

Florian: Die zerfallen dann zwar auch irgendwann, aber überleben deutlich länger.

Florian: Wenn es diese Insel der Stabilität im Periodensystem gibt,

Florian: dann könnte es entsprechende Elemente im Przybylski-Stern geben,

Florian: die im Lauf der Zeit langsam zerfallen und als Zerfallsprodukte die beobachteten

Florian: Elemente wie ein Steinium oder Prometium produzieren.

Florian: Und weil dieser Zerfall der superstabilen Elemente kontinuierlich abläuft,

Florian: wird eben auch dauernd neues Material als Zerfallsprodukt nachgeliefert.

Florian: Das ist als Hypothese schon wild genug, aber man muss auch irgendwie erklären,

Florian: wie ein Stern an solche Elemente kommt.

Florian: Und der Vorschlag lautet, naja, vielleicht gibt es spezielle Arten von Supernova-Explosionen,

Florian: die diese Elemente der Insel der Stabilität produzieren und dann durchs Weltall schleudern.

Florian: Sind diese neuen unbekannten Elemente eh auch häufig in den Sternen,

Florian: aber wir kriegen sie nur in Ausnahmefällen zu sehen.

Florian: Przybylski-Stern ist nämlich auch ein sogenannter ROAP-Stern,

Florian: ein Rapidly Oscillating AP-Star oder ein schnell oszillierender AP-Stern.

Florian: Ich erkläre jetzt nicht im Detail, was das bedeutet, aber kurz gesagt,

Florian: der Stern ändert seine Helligkeit schnell und das deutet darauf hin,

Florian: dass in seinem Inneren auch jede Menge an Dynamik abläuft, dass da alles wild

Florian: durcheinanderwirbelt, was anderswo so nicht passiert.

Florian: Vielleicht werden diese komischen Elementen nur bei solchen Sternen so weit

Florian: aus dem Kern nach oben transportiert, dass wir sie mit unseren spektroskopischen

Florian: Methoden von der Erde aus nachweisen können.

Florian: Wie gesagt, wir haben noch zu wenig Ahnung. Und wenn man keine Ahnung hat,

Florian: kann man es natürlich auch immer mit einer anderen ganz speziellen Antwort probieren, nämlich Aliens.

Florian: Und tatsächlich wurde auch schon vorgeschlagen, dass es Außerirdische sind,

Florian: die diese ganzen obskuren Elemente absichtlich in Pschubilski Stern gekippt haben.

Florian: Warum? Vielleicht weil sie so auf sich aufmerksam machen wollten,

Florian: was dann ja auch ganz gut funktioniert hat.

Florian: Oder vielleicht haben sie auf dem Weg versucht, ihren radioaktiven Müll loszuwerden.

Florian: Aber dann müssten die sehr viel von diesem Müll haben.

Florian: Okay, gut, bei Aliens ist alles möglich. Das ist ja das Praktische und gleichzeitig

Florian: das Blöde, wenn man Aliens als Erklärung für irgendwas heranziehen will.

Florian: Am Ende bleibt ein Stern, der ohne jeden Zweifel nicht so ist wie andere Sterne.

Florian: Ein Stern, der chemische Elemente enthält, die uns vor ein Rätsel stellen.

Florian: Ein Stern, der uns die Entdeckung chemischer Elemente ermöglichen könnte und

Florian: vielleicht einer ganz neuen Art von Chemie und Kernphysik.

Florian: Es könnte ein Stern sein, der

Florian: uns den Kontakt zu Aliens ermöglicht oder zumindest zu ihren Müllkippen.