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News: Stoßwellen erzeugen Hochtemperaturminerale in Staubscheiben

Das Mineral Cristobalit
Alle jungen Sterne sind kurz nach ihrer Bildung von einer dichten Hülle aus Gas und Staub umgeben. Ein Teil des Staubs besteht aus der chemischen Verbindung Siliziumdioxid, die uns auf der Erde am häufigsten in der Form des Minerals Quarz begegnet.

Spektroskopische Untersuchungen mit dem Infrarotsatelliten Spitzer zeigten jetzt, dass in einigen Staubscheiben um junge Sterne das Siliziumdioxid in Form der Minerale Quarz, Cristobalit und Tridymit vorkommt. Bei den letzteren beiden handelt es sich um Hochtemperatur-Modifikationen von Quarz, die auf der Erde nur selten zu finden sind. Ihre Anwesenheit belegt eine extrem kurzzeitige Einwirkung hoher Temperaturen auf amorphe, das heißt unkristallisierte Partikel aus Siliziumdioxid. Cristobalit und Tridymit unterscheiden sich von Quarz durch eine andere Symmetrie ihrer Kristallgitter.

Das Forscherteam um William Forrest an der Universität von Rochester (New York) vermutet, dass durch die Staubscheiben starke Stoßwellen laufen, die im durchlaufenen Gebiet für sehr kurze Zeit extrem hohe Temperaturen erzeugen. Dadurch werden die bislang amorphen Staubpartikel zur Kristallisation angeregt und bilden somit das Grundmaterial für die Entstehung von Planeten. Das Team stieß in Infrarotspektren von fünf, jeweils rund 400 Lichtjahre von uns entfernten Sternen auf die typischen Signaturen von Kristallen aus Quarz, Cristobalit und Tridymit.
Eine stellare Staubscheibe mit den Mineralen Cristobalit und Tridymit | In fünf Staubscheiben um junge Sterne (hier ein Gemälde) stieß ein Forscherteam um William Forrest an der Universität von Rochester (New York) auf die spektralen Signaturen der Hochtemperaturminerale Cristobalit (links) und Tridymit (rechts).


Cristobalit und Tridymit entstehen aus Quarz oberhalb von 950 Grad Celsius, würden sich aber bei langsamer Abkühlung wieder in Quarz zurückverwandeln. Nur wenn die Abkühlung wie nach dem Durchlauf einer Stoßwelle sehr rasch erfolgt, können die beiden Hochtemperaturminerale in den Staubscheiben erhalten bleiben.

Tilmann Althaus

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