TUM-Physiker weisen Supernova nach

Millionen Jahre alte Spuren einer Sternenexplosion im Pazifik entdeckt

In unserer gesamten Galaxie findet nur etwa alle 30 Jahre eine Explosion statt – eine Supernova, also eine Explosion massereicher Sterne am Ende ihres Lebens, tritt bestenfalls alle paar Millionen Jahre auf. Während dieses Vorgangs finden Kernreaktionen statt, bei denen meist radioaktive Isotope (darunter auch das in unserem Sonnensystem nicht existente Eisen-60) synthetisiert und in den Weltraum geschleudert werden. Physikern der TU München gelang es mit Hilfe der Beschleuniger-Massenspektronomie (durchgeführt am Beschleunigerlaboratorium der LMU und TUM in Garching) an Proben einer Tiefsee-Mangankruste radioaktive Eisen-60-Atome nachzuweisen, die bei einer vor knapp drei Millionen Jahren stattgefundenen Supernova erzeugt und schließlich auf der Erde abgelagert wurden.

Innerhalb unseres Sonnensystems kann Eisen-60 mit seiner Halbwertszeit von 1,5 Millionen Jahren praktisch nicht entstehen. Bei einer einzigen Supernova werden hiervon allerdings Mengen vergleichbar der zehnfachen Erdmasse erzeugt. Diese breiten sich innerhalb weniger Sekunden mit einer Energie um die 1051 erg (ein Wert, den die Sonne in ihrer mehrere Milliarden Jahre währenden Existenz insgesamt erbringt) über Distanzen von mehreren hundert Lichtjahren aus. Um Ablagerungen dieses Radionuklids überhaupt aufspüren zu können, dürfte die Erde vom Explosionsort nur verhältnismäßig gering entfernt gewesen sein, d.h. weniger als einige hunderte Lichtjahre.

Anhand verschiedener Schicht-Untersuchungen konnten die TUM-Wissenschaftler zum einen Rückschlüsse auf das Alter der Mangankruste ziehen, zum anderen Messungen hinsichtlich des vermuteten Eisen-60-Aufkommens durchführen. Die Probe, die aus einer Tiefe von 5.000 Metern vom Grund des Pazifiks stammt, wurde hierfür ionisiert und im Tandem-van-de-Graff-Beschleuniger, einem elektrostatischen Teilchen-Beschleuniger, auf bis zu 14 Millionen Volt Spannung beschleunigt, anschließend mittels eines 90 Grad-Magneten gefiltert und aussortiert. Spuren von Eisen-60-Atomen wurden in den etwa drei Millionen Jahre alten Schichten gefunden – ein Wert, der exakt mit dem erwarteten Niederschlag durch eine Supernova in einer Distanz von 100 Lichtjahren übereinstimmt.

Über diese Ergebnisse, die letztlich auch auf einen kosmischen Klimawechsel hindeuten, der vor etwa drei Millionen Jahren stattgefunden und dabei Auswirkungen auf die Entwicklung des Menschen gehabt haben könnte, wurde kürzlich erstmals in der Fachzeitschrift ?Physical Review Letters“ berichtet.

(K. Knie, G. Korschinek, T. Faestermann, E.A. Dorfi, G. Rugel and A. Wallner. 60Fe Anomaly in a Deep-Sea Manganese Crust and Implications for a Nearby Supernova Source. Physical Review Letters 93, 171103, 2004).