News: Kalter Staub in Massen
Aus Staub sind wir gemacht, und zu Staub werden wir. - Wahre Worte, denn auch wenn kosmischer Staub nicht der Stoff ist, aus dem die Träume sind, so bestehen doch die Erde und alles, was auf ihr kreucht und fleucht, aus den winzigen Körnchen. Fragt sich nur, wo so viel Staub eigentlich hergekommen sein könnte.
© (Ausschnitt)
Staub ist allgegenwärtig – eine Binsenweisheit, die keine Meldung in einem wissenschaftlichen Nachrichtendienst wert wäre. Aber Staub ist nicht gleich Staub, und ohne eine besondere Variante davon würden wir Menschen ziemlich in der Luft hängen, allerdings nur bildlich gesprochen, denn weder wir, noch die Luft würden dann existieren.
Dabei sind die Körnchen des kosmischen Staubs, aus dem sich die Welt, so wie wir sie kennen, im Wesentlichen aufbaut, gerade einmal so groß wie die Teilchen im Rauch einer Zigarette. Im Unterschied zum Hausstaub bestehen sie aber aus festen Körnchen wie Silikaten und Kohlenstoff, die im interstellaren Raum umhertreiben. Entsteht irgendwo ein neuer Stern, sammelt sich der kosmische Staub aus der Umgebung dort an und bildet immer größer werdende Klumpen, die schließlich zu Planeten anwachsen. "Tatsächlich leben wir auf einem riesigen Haufen kosmischer Staubkörner", sagt die Astronomin Loretta Dunne von der Cardiff University. "Die Frage nach der Herkunft des kosmischen Staubes ist letztlich also die Frage nach der Herkunft unseres Planeten und aller anderen."
Einen Kandidaten für den Ursprung des interstellaren Staubs hatten Wissenschaftler schon lange. In den letzten Phasen eines massereichen Sterns, wenn er seinen ganzen Wasserstoffvorrat zu Helium verschmolzen hat, entstehen durch weitere Kernfusionen große Mengen schwerer Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff. Mit einem spektakulären Knall schleudert der Stern als Supernova einen Großteil davon ins Weltall – ein heißes Gas, das sich langsam abkühlt und dabei zu Staubkörnchen kondensiert. Nachteilig an der schönen Theorie war nur, dass Astronomen bislang kaum Staub um Supernovae gefunden haben.
Dafür stellten sich ferne Galaxien als unerwartet staubig heraus. Mit dem Submillimetre Common-User Bolometer Array (SCUBA) – einer speziellen Kamera, die extrem langwellige Strahlung registrieren kann – fanden Astronomen dort in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung große Mengen der winzigen kosmischen Teilchen. Da selbst das Licht zehn Milliarden Jahre braucht, um die Strecke von den Galaxien bis zur Erde zurückzulegen, bedeutete dies, dass der Staub schon vorhanden war, als das Universum erst ein Zehntel seines gegenwärtigen Alters erreicht hatte. In so kurzer Zeit hätten die in der Milchstraße beobachteten Staubmengen pro Supernova keinesfalls ausgereicht, derartige Massen zu produzieren. Wo kam also der Staub her?
Eine Möglichkeit sah man in extrem massereichen Sternen, die ein kurzes, heftiges Leben führen und innerhalb einiger Millionen Jahre zur Supernova werden. Im Gegensatz zu sonnenähnlichen Sternen, die rund zehn Milliarden Jahre leuchten, könnten diese Riesen bereits in den Anfangszeiten einer Galaxie Unmengen von Staub ausgeworfen haben. Ein Astronomenteam um Mike Edmunds von der Cardiff University wollte darum überprüfen, wie viel Staub bei einer derartigen Supernova vom Typ II ins Weltall geschleudert wird. Sie richteten SCUBA auf die Reste der jüngsten bekannten Supernova in der Milchstraße, Cassiopeia A. Einst ein Stern mit der 30-fachen Sonnenmasse rast seine Materie noch heute, 300 Jahre nach der Explosion, mit 10 000 Kilometern pro Sekunde durch den Raum.
Wie eine Dunstglocke schluckt der kosmische Staub einen Teil des Lichtes, das von Sternen und Galaxien auf ihn fällt. Dadurch erwärmt er sich und strahlt die Energie als sehr viel langwelligeres Infrarotlicht und sogar Submillimeterwellen ab. Derartige Strahlung zu messen, ist eine der Stärken von SCUBA. "Seit Jahrzehnten haben Astronomen in den Überresten von Supernovae nach Staub gesucht", erklärt Edmunds. "Aber sie konnten nur den winzigen Anteil nachweisen, der relativ warm war. Mit SCUBA können wir endlich sehr kalten Staub sehen, der eine Temperatur von lediglich – 257 Grad Celsius hat."
Der eiskalte Blick auf Cassiopeia A hat sich gelohnt. Nach den Daten der Wissenschaftler hat die Supernova Staub mit der doppelten bis vierfachen Sonnenmasse ins All verschossen. "Das ist über tausendmal mehr, als man bisher gesehen hat", sagt Teammitglied Steve Eales. "Cassiopeia A muss dabei extrem effizient gewesen sein, aus den vorhandenen Elementen Staub zu bilden."
Wo der Staub unter unseren Füßen herkommt, dürfte somit geklärt sein. Es kommt eben nur darauf an, richtig hinzusehen, um Staub zu bemerken. Oder wegzusehen – denn Staub ist ja nicht gleich Staub.
Dabei sind die Körnchen des kosmischen Staubs, aus dem sich die Welt, so wie wir sie kennen, im Wesentlichen aufbaut, gerade einmal so groß wie die Teilchen im Rauch einer Zigarette. Im Unterschied zum Hausstaub bestehen sie aber aus festen Körnchen wie Silikaten und Kohlenstoff, die im interstellaren Raum umhertreiben. Entsteht irgendwo ein neuer Stern, sammelt sich der kosmische Staub aus der Umgebung dort an und bildet immer größer werdende Klumpen, die schließlich zu Planeten anwachsen. "Tatsächlich leben wir auf einem riesigen Haufen kosmischer Staubkörner", sagt die Astronomin Loretta Dunne von der Cardiff University. "Die Frage nach der Herkunft des kosmischen Staubes ist letztlich also die Frage nach der Herkunft unseres Planeten und aller anderen."
Einen Kandidaten für den Ursprung des interstellaren Staubs hatten Wissenschaftler schon lange. In den letzten Phasen eines massereichen Sterns, wenn er seinen ganzen Wasserstoffvorrat zu Helium verschmolzen hat, entstehen durch weitere Kernfusionen große Mengen schwerer Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff. Mit einem spektakulären Knall schleudert der Stern als Supernova einen Großteil davon ins Weltall – ein heißes Gas, das sich langsam abkühlt und dabei zu Staubkörnchen kondensiert. Nachteilig an der schönen Theorie war nur, dass Astronomen bislang kaum Staub um Supernovae gefunden haben.
Dafür stellten sich ferne Galaxien als unerwartet staubig heraus. Mit dem Submillimetre Common-User Bolometer Array (SCUBA) – einer speziellen Kamera, die extrem langwellige Strahlung registrieren kann – fanden Astronomen dort in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung große Mengen der winzigen kosmischen Teilchen. Da selbst das Licht zehn Milliarden Jahre braucht, um die Strecke von den Galaxien bis zur Erde zurückzulegen, bedeutete dies, dass der Staub schon vorhanden war, als das Universum erst ein Zehntel seines gegenwärtigen Alters erreicht hatte. In so kurzer Zeit hätten die in der Milchstraße beobachteten Staubmengen pro Supernova keinesfalls ausgereicht, derartige Massen zu produzieren. Wo kam also der Staub her?
Eine Möglichkeit sah man in extrem massereichen Sternen, die ein kurzes, heftiges Leben führen und innerhalb einiger Millionen Jahre zur Supernova werden. Im Gegensatz zu sonnenähnlichen Sternen, die rund zehn Milliarden Jahre leuchten, könnten diese Riesen bereits in den Anfangszeiten einer Galaxie Unmengen von Staub ausgeworfen haben. Ein Astronomenteam um Mike Edmunds von der Cardiff University wollte darum überprüfen, wie viel Staub bei einer derartigen Supernova vom Typ II ins Weltall geschleudert wird. Sie richteten SCUBA auf die Reste der jüngsten bekannten Supernova in der Milchstraße, Cassiopeia A. Einst ein Stern mit der 30-fachen Sonnenmasse rast seine Materie noch heute, 300 Jahre nach der Explosion, mit 10 000 Kilometern pro Sekunde durch den Raum.
Wie eine Dunstglocke schluckt der kosmische Staub einen Teil des Lichtes, das von Sternen und Galaxien auf ihn fällt. Dadurch erwärmt er sich und strahlt die Energie als sehr viel langwelligeres Infrarotlicht und sogar Submillimeterwellen ab. Derartige Strahlung zu messen, ist eine der Stärken von SCUBA. "Seit Jahrzehnten haben Astronomen in den Überresten von Supernovae nach Staub gesucht", erklärt Edmunds. "Aber sie konnten nur den winzigen Anteil nachweisen, der relativ warm war. Mit SCUBA können wir endlich sehr kalten Staub sehen, der eine Temperatur von lediglich – 257 Grad Celsius hat."
Der eiskalte Blick auf Cassiopeia A hat sich gelohnt. Nach den Daten der Wissenschaftler hat die Supernova Staub mit der doppelten bis vierfachen Sonnenmasse ins All verschossen. "Das ist über tausendmal mehr, als man bisher gesehen hat", sagt Teammitglied Steve Eales. "Cassiopeia A muss dabei extrem effizient gewesen sein, aus den vorhandenen Elementen Staub zu bilden."
Wo der Staub unter unseren Füßen herkommt, dürfte somit geklärt sein. Es kommt eben nur darauf an, richtig hinzusehen, um Staub zu bemerken. Oder wegzusehen – denn Staub ist ja nicht gleich Staub.
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