In ihren nuklearen Herzen verschmelzen Sterne Elemente, die schwerer als Wasserstoff sind, und schaffen die Zutaten, die notwendig sind, um Planeten, Ozeane und Menschen zu erschaffen. Die Herkunft einzelner Elemente in der Milchstraße zu verfolgen war eine Herausforderung, aber eine neue Analyse von Weißen Zwergensternen zeigt, dass sie für eines der wichtigsten Elemente von allen verantwortlich sein könnten: Kohlenstoff.
Ein durchschnittlicher Stern, unabhängig von der Größe, beginnt mit ungefähr 75 % Wasserstoff, 25 % Helium und dem geringsten Anteil anderer (wobei „andere“ den Rest des Periodensystems bedeutet). Die meiste Zeit des Lebens eines Sterns wirbelt er glücklich durch diesen Wasserstoff, verschmilzt ihn zu Helium und setzt die Energie frei, die für Milliarden von Jahren benötigt wird, um sich selbst anzutreiben.
Aber schließlich geht der Wasserstoff im Kern aus, was den Stern dazu zwingt, sich der Heliumfusion zuzuwenden, um das Licht anzuhalten. Und wenn sich der Heliumvorrat erschöpft, auch der Stern hört auf zu leben (wenn es ungefähr die gleiche Größe wie unsere Sonne hat) oder noch schwerere Elemente verarbeitet (wenn es viel massiver ist).
Bei Sternen wie unserer Sonne sind die übrig gebliebenen Abfälle dieser Heliumfusion Kohlenstoff und Sauerstoff, die sich im Kern ständig ansammeln. In den letzten Stadien des Lebens eines Sterns erbricht er fast seine gesamte Atmosphäre in das umgebende System und erzeugt einen sogenannten planetarischen Nebel.
Aber bei diesem Prozess bleibt der Kohlenstoff- und Sauerstoffkern zurück und hinterlässt das, was Astronomen als a . bezeichnen weißer Zwerg . Und je größer der ursprüngliche Stern, desto größer der resultierende Weiße Zwerg.
Schon fast.
Künstlerische Darstellung der Kristallisation im Inneren eines Weißen Zwergsterns. Bildnachweis: University of Warwick/Mark Garlick
Ein Team von Astronomen hat kürzlich das W. M. Keck-Observatorium verwendet, um Weiße Zwerge in offenen Sternhaufen (lose Ansammlungen von Sternen, die wahrscheinlich aus demselben ursprünglichen Nebel stammen) zu untersuchen, die um die Milchstraße verstreut sind, mit ihren Ergebnissen veröffentlicht in Nature Astronomy . Mit diesen Beispielen von tote weiße Zwerge , rekonstruierten die Astronomen die Demografie der ursprünglichen Sternenpopulation.
Insgesamt waren die Ergebnisse wie erwartet: Kleinere Elternsterne führten schließlich zu kleineren Weißen Zwergen, und größere Elternsterne hinterließen größere Weiße Zwerge. Aber diese Beziehung hatte eine seltsame Eigenschaft: Elternsterne mit Massen zwischen dem 1,65- und 2,1-fachen der Sonnenmasse passten nicht ganz zum Trend.
Diese Abweichung vom allgemeinen Trend war bei Sternen mit Massen zwischen 1,8 und 1,9 Sonnenmassen besonders ausgeprägt, was mit einem interessanten Grenzpunkt in der Sternentwicklung zusammenfällt. Bei kleineren Sternen kann sich das Helium in ihren Kernen, wenn ihnen der Wasserstoff ausgeht, durch den seltsamen quantenmechanischen Effekt, der als Entartungsdruck bekannt ist, selbst tragen, während größere Sterne dies nicht können.
Dies bedeutet, dass Sterne in diesem Massenbereich größere Weiße Zwerge produzieren als erwartet. Und da Weiße Zwerge aus viel Kohlenstoff bestehen, produzieren Sterne in diesem Massenbereich mehr Kohlenstoff als erwartet. Der größte Teil dieses Kohlenstoffs landet im letzten Weißen Zwerg, aber ein Teil wird in den letzten Phasen des Lebens des Sterns auch in der Galaxie verteilt.
Kurzum: Dieses Ergebnis legt nahe, dass Sterne in einem bestimmten Massenbereich für den Großteil des Kohlenstoffs im Universum verantwortlich sein könnten.
Einschließlich des Carbons, aus dem Sie bestehen.