Woher stammen eigentlich all die chemischen Elemente, aus denen die Materie im Universum besteht? Auf diese uralte Frage, an der sich Philosophen und Naturforscher schon seit der Antike abmühen, können erst heutige Kern- und Astrophysiker gesicherte – wenn auch noch unvollständige – Antworten liefern. Die Göttingerin Anna Frebel, Astronomin am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Mitentdeckerin der ältesten bekannten Sterne in der Galaxis, macht mit diesem Video Appetit auf ihre zehnteilige Serie über die Entstehung der Elemente.

Als deren abschließende Zusammenfassung liefert der Clip einen Abriss der komplexen Zusammenhänge, die aktuell ein brandheißer Gegenstand astrophysikalischer Forschung sind. Nach dem Urknall lagen zunächst praktisch nur die beiden leichtesten Elemente Wasserstoff und Helium vor. Im heutigen Universum – alle Planeten und ihre Lebewesen eingeschlossen – gibt es jedoch auch alle möglichen mittelschweren und schweren Elemente, ohne die unsere Existenz gar nicht möglich wäre. Wie sind sie entstanden?

Frebel liefert Antworten – und den gegenwärtigen Stand der Forschung gleich mit. Erst komplexe Fusionsprozesse im Inneren von Sternen sowie mächtige Supernova-Explosionen waren es, die für die Bildung immer massereicherer Elemente sorgten.

Dass aber längst nicht alle Details solcher Prozesse geklärt sind, hängt mit dem Grundproblem dieser Wissenschaftsdisziplin zusammen: Das Innere von Sternen lässt sich weder direkt untersuchen noch ohne Weiteres im Labor nachstellen. Jüngst erst nutzten Forscher darum die National Ignition Facility in Kalifornien. Hier lassen sich 192 Hochleistungs-Laserstrahlen auf einen Punkt fokussieren, in dem dann Bedingungen ähnlich denen in einem massereichen Stern herrschten. Im konkreten Experiment sollten Erkenntnisse über die Verschmelzung von Deuterium- beziehungsweise Tritiumkernen zu Helium-Isotopen gewonnen werden.

Auch um unerwartete astronomische Beobachtungen zu erklären, müssen die Wissenschaftler noch weit ausgreifen. Im Fall der Zwerggalaxie Reticulum II beispielsweise schlagen zwei US-Amerikaner vor, die darin beobachtete Verteilung der Elemente unter anderem durch die Anwesenheit Dunkler Materie zu erklären. Neutronensterne in dicht mit dieser Materieform angefüllten Regionen implodieren, so ihre Hypothese, nachdem sie gigantische Mengen davon in sich angesammelt haben. Nur so könne man die Prozesse erklären, die zu den in Reticulum II nachgewiesenen Elementen und Isotopen geführt haben.

Optisch sind Frebels Clips eher spartanisch aufgemacht, mit Kreideskizzen illustriert sie auf einer durchsichtigen Tafel ihre Erklärungen. Die aber sind so fundiert und wissenschaftlich akkurat, dass man die üblichen astronomischen Bildwelten kaum vermisst. Der Anspruch der Reihe ist nicht gering, doch naturwissenschaftlich Uninteressierte dürften sich ohnehin wenig bemüßigt fühlen, so tief in die Materie einzusteigen. Allen anderen seien sie wärmstens empfohlen.