{"id":40721,"date":"2020-01-13T15:59:17","date_gmt":"2020-01-13T14:59:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/?p=40721"},"modified":"2020-01-13T16:07:26","modified_gmt":"2020-01-13T15:07:26","slug":"202001pso-prl-de","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2020\/01\/13\/202001pso-prl-de\/","title":{"rendered":"Ein explosives Ergebnis"},"content":{"rendered":"\n

Kernphysikern aus Finnland, D\u00e4nemark und Deutschland ist es im Experiment gelungen, Kernprozesse bei Bedingungen zu bestimmen, die zehn Millionen Mal dichter und 25 Mal hei\u00dfer als im Mittelpunkt unserer Sonne sind. Ein Ergebnis der Messungen: Sterne mittlerer Masse werden mit hoher Wahrscheinlichkeit explodieren und nicht kollabieren, wie bisher angenommen. Dreidimensionale Computersimulationen von Astrophysikern am Heidelberger Instituts f\u00fcr Theoretische Studien (HITS) und am Los Alamos National Laboratory in den USA best\u00e4tigten dies. Die Studie wurde nun im Fachmagazin Physical Review Letters ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Ausschnitt aus einer dreidimemnsionalen Computersimulation: Entgegen bisheriger Annahmen ist es wesentlich wahrscheinlicher, dass der Stern von einer thermonuklearen Explosion zerst\u00f6rt wird, als dass er kollabiert und zu einem Neutronenstern wird.
Bild: Samuel Jones, LANL\/HITS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Abh\u00e4ngig von ihrer Masse entwickeln sich Sterne im Laufe ihres Daseins sehr unterschiedlich. Sterne geringer Masse, wie etwa unsere Sonne, werden am Ende zu Wei\u00dfen Zwergen. Massereiche Sterne hingegen \u201esterben\u201c in einer spektakul\u00e4ren Explosion, die man als Supernova bezeichnet, und lassen entweder einen Neutronenstern oder ein schwarzes Loch zur\u00fcck. Aber wo liegt die Grenze zwischen diesen beiden Optionen? Das Schicksal von Sternen mittlerer Masse, die zwischen sieben und elf Sonnenmassen aufweisen, war bisher unklar. Dies ist erstaunlich, da sie in unserer Galaxie weitverbreitet sind.<\/p>\n\n\n\n

Das Schicksal der Sterne mittlerer Masse h\u00e4ngt von einem winzigen Detail ab, n\u00e4mlich wie leicht das Isotop Neon-20 im Inneren des Sterns Elektronen einfangen kann. Je nach der H\u00e4ufigkeit, mit der Elektronen eingefangen werden, wird der Stern entweder in einer thermonuklearen Explosion zerst\u00f6rt oder er kollabiert und bildet einen Neutronenstern.<\/p>\n\n\n\n

Im Jahr 2014 wiesen Theoretiker darauf hin, dass ein quantenmechanisch stark unterdr\u00fcckter, bisher ignorierter und experimentell unbekannter \u00dcbergang zwischen den Grundzust\u00e4nden von Neon-20 und Fluor-20 das letzte fehlende Puzzlest\u00fcck zur Bestimmung der Elektroneneinfangsrate in Sternen mittlerer Masse ist.<\/p>\n\n\n\n

Durch eine Kombination pr\u00e4ziser Messungen des Beta-Zerfalls von Fluor-20 mit theoretischen Berechnungen gelang der internationalen Kollaboration nun die Bestimmung dieser wichtigen Rate. Das Experiment fand unter sehr viel friedvolleren Bedingungen statt als im Inneren von Sternen, n\u00e4mlich am Beschleunigerlabor der Universit\u00e4t Jyv\u00e4skyl\u00e4 in Finnland. Die Messungen ergaben einen \u00fcberraschend starken \u00dcbergang zwischen den Grundzust\u00e4nden von Neon-20 und Fluor-20. Dies f\u00fchrt zu einem Elektroneneinfang von Neon-20 bei einer sehr viel geringeren Dichte als bisher angenommen. Was bedeutet das f\u00fcr das Schicksal des Sterns? Eine detailgenaue dreidimensionale Computersimulation, die die Physics of Stellar Objects Gruppe am HITS und Forschern der XCP Division am Los Alamos national Laboratory, USA, durchf\u00fchrten, zeigt, dass es, entgegen bisheriger Annahmen, wesentlich wahrscheinlicher ist, dass der Stern von einer thermonuklearen Explosion zerst\u00f6rt wird, als dass er kollabiert und zu einem Neutronenstern wird.<\/p>\n\n\n\n

Das Ergebnis dieser Untersuchung ist der letzte, bisher fehlende Baustein, um die nuklearen Prozesse zu verstehen, die im Innern eines Sterns kurz vor seinem Ende ablaufen. Da thermonukleare Explosionen deutlich mehr Material aussto\u00dfen als solche, die von einem Gravitationskollaps ausgel\u00f6st werden, haben die Ergebnisse Auswirkungen auf die chemische Entwicklung von Galaxien. Das ausgesto\u00dfene Material ist reich an Titan-50, Chrom-54 und Eisen-60. Daher k\u00f6nnten ungew\u00f6hnliche Titan- und Chrom-Isotopenverh\u00e4ltnisse, die man in einigen Meteoriten gefunden hat, sowie das Eisen-60, das in Tiefseesedimenten entdeckt wurde, von Sternen mittlerer Masse produziert worden sein und somit bezeugen, dass diese in unserer galaktischen Nachbarschaft in der fernen (Milliarden Jahre) und nicht so fernen (Millionen Jahre) Vergangenheit explodiert sind.<\/p>\n\n\n\n

Im Licht dieser neuen Funde scheinen Sterne mittlerer Masse h\u00f6chst wahrscheinlich in einer thermonuklearen Explosion zu enden, die eine weniger leuchtstarke Supernova vom Typ Ia und eine spezielle Art des wei\u00dfen Zwergs erzeugt, der \u201e Sauerstoff-Neon-Eisen Wei\u00dfer Zwerg\u201c genannt wird. Ob in Zukunft ein solcher wei\u00dfer Zwerg gefunden wird, ist offen. Seine Entdeckung w\u00fcrde wichtige Einblicke in den Explosionsmechanismus erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Publikation:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

O. Kirsebom et al., Discovery of an exceptionally strong beta-decay transition of 20F and implications for the fate of intermediate-mass stars, Physical Review Letters 123, 262701 \u2013 published 24 December 2019<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Viewpoint: „A Forbidden Transition Allowed for Stars“,<\/a> by Carla Frohlich, in „Physics“, 24 December 2019. <\/p>\n\n\n\n

Pressekontakt:<\/strong>
Dr. Peter Saueressig
Presse- und \u00d6ffentlichkeitsarbeit
HITS Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien
Tel: +49-6221-533-245
Fax: +49-6221-533-298
peter.saueressig@h-its.org
https:\/\/www.h-its.org<\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftlicher Kontakt:<\/strong>
Prof. Dr. Friedrich R\u00f6pke
Physics of Stellar Objects group
HITS Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien
Tel: +49-6221-533-270
Fax: +49-6221-533-298
friedrich.roepke@h-its.org
https:\/\/www.h-its.org<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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