CL037 Von der Supernova zur Coladose: Woher Aluminium, Gold und Co. kommen

Cosmic Latte

Die Episode über Sternen-Explosionen, den Ursprung der Elemente und was das alles mit unserem Alltag zu tun hat

Einleitung

Eva und Elka haben das Ö3-Podcast-Festival in Wien besucht. Neben interessanten Talks, sind wir dort auf einen Podcast gestoßen, der die Stimme seines Sprechers mittels KI reproduziert. Fasziniert von der technischen Möglichkeiten, besprechen Jana und Eva ob dies auch eine Möglichkeit für sie wäre, ihre Podcasts zu gestalten.
Spoiler: nein, wir wollen uns den Spaß des Podcasts Einsprechen nicht nehmen lassen und werden auf jeden Fall auch weiterhin persönlich unsere Podcasts sprechen.

Venus: Feedback aus der Hörerschaft

Wir haben zahlreiches Feedback aus der Hörerschaft zur Episode über die Venus erhalten. Jana geht daher u.a. nochmal auf die besondere Herausforderung der hohen Temperaturen auf unserem Nachbarplaneten ein, und was das für künftige Venus- Missionen bedeutet, die auf der Oberfläche landen möchten.

Entstehung schwerer Elemente in einer Supernova

In dieser Folge diskutieren wir, woher die schweren Elemente wie Aluminium, Gold, Platin und Co. stammen und wie genau Supernova-Explosionen zur Bildung der Elemente beitragen, die wir im täglichen Leben verwenden.

Bis 1950 hielt sich die Vorstellung, dass die Elemente in ihrer heute beobachteten Verteilung bereits beim Urknall entstanden sind. Die Häufigkeitsverteilung der Elemente sprach jedoch dagegen.

Das B²FH Paper "Synthesis of the Elements in Stars" von E. Margaret Burbidge, Geoffrey. R. Burbidge, William A. Fowler und Fred Hoyle aus dem Jahr 1957 gilt als bahnbrechend und legte den Grundstein für viele weitere Erkenntnisse. Ihre Arbeit beschreibt den Ursprung und die Verteilung der chemischen Elemente im Universum sowie die Entstehung von Elementen schwerer als Eisen. Sie erkannten, dass in den Sternen selbst "nur" Elemente bis hin zu Eisen entstehen können. Für schwerere Elemente braucht es andere Prozesse - zum Beispiel eine Supernova.

Eine Supernova ist ein gewaltiges kosmisches Ereignis, das das explosive Ende eines massereichen Sterns darstellt. Diese Explosion spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Verteilung der chemischen Elemente im Universum.

Der Prozess beginnt mit der Erschöpfung des Brennstoffs im Inneren des Sterns, wobei Wasserstoff nacheinander zu Helium, Helium zu Kohlenstoff und schließlich zu Eisen fusioniert. Da die Eisenfusion keine Energie freisetzt, wird der Stern instabil. Der Eisenkern erreicht die Chandrasekhar-Grenze von etwa 1,4 Sonnenmassen, woraufhin der Druck der Elektronenentartung der Schwerkraft nicht mehr standhält und der Kern innerhalb von Sekunden kollabiert.

Bei diesem Kollaps verschmelzen Protonen und Elektronen zu Neutronen, wodurch ein extremer Neutronendruck entsteht. Dieser Druck führt zu einem Rückstoß, der die äußeren Schichten des Sterns nach außen schleudert und die eigentliche Supernova-Explosion auslöst. In dieser Phase entstehen durch schnellen Neutroneneinfang, dem so genannten r-Prozess, viele schwere Elemente, die im Periodensystem weiter oben stehen, wie Gold, Platin und Uran. Dieser Prozess erfordert extrem hohe Neutronenflüsse und Temperaturen, wie sie bei einer Supernova auftreten.

Nach der Explosion bleiben die Überreste des Sterns zurück, die zu einem Neutronenstern oder - bei noch massereicheren Sternen - zu einem Schwarzen Loch werden können. Die äußeren Schichten des Sterns bilden eine expandierende Supernova-Überrestwolke, die reich an neu entstandenen Elementen ist. Diese Überreste tragen zur Anreicherung des interstellaren Mediums bei und spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung neuer Sterne und Planetensysteme.

Weiterführender Link

Das Periodensystem mit den Entstehungsorten der Elemente ist aus diesem Buch: Felicitas Mokler: Die Evolution des Universum(Kosmos, 2022)

Gewinnspiel

Wir feiern immer noch Geburtstag! Bis 31. Juli könnt ihr noch an unserem Gewinnspiel teilnehmen. Natürlich gibt es auch etwas zu gewinnen. Aber nur, wenn zuerst ein paar Fragen beantwortet werden, die zeigen, ob ihr in den bisherigen Folgen gut aufgepasst habt:

• Frage 1: Wie ist der Hex-Wert von Cosmic Latte?
• Frage 2: Welche Fernsehserie hat Evi schon früh für Asteroideneinschläge interessiert?
• Frage 3: An welchem Tag bekommt Elka "dank Jupiter" alles was sie möchte?
• Frage 4: An welchem Observatorium hat Jana Exoplaneten beobachtet?

Schickt uns eure Antworten bis 31. Juli 2024 an [e-mail] und mit ein wenig Glück gewinnt ihr das Buch "Alien Earths" von Lisa Kaltenegger.

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Kontakt

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