Die planetare Presseschau November, oder: Die Galaxis ist gerade mal groß genug für uns. Plus kaputte Planeten (mal wieder)

Hurra ! Schon wieder ein ganzer Monat einfach so vorbeigerauscht. Und irgendwie auch ein ganzes Jahr.  Also mal wieder Zeit für den populären Monatsrückblick aus dem planetaren Blätterwald. Willkürlich aus den am meisten auf Cosmochemistry Papers nachgefragten Papern herausgepickt. Etwas kurz dieses Mal, vor Weihnachten ist alles etwas hektisch hier.

Endlich mal ein Paper, das sich nicht mit hochaufgelöstem Kleinkrams beschäftigt, sondern das mal richtig in die Vollen geht: The abundance of 26Al-rich planetary systems in the Galaxy von Matthieu Gounelle (Naturhistorisches Museum und Uni Paris). Ein Ein-Autor Paper, auch selten in diesen Tagen. Veröffentlicht im Astrophysical Journal (hier ein Tagungs-Abstrakt für lau).

Es geht um ein Isotop des Aluminiums, 26Al. Dieses hat eine eher kurze Halbwertszeit, etwa 0.7 Millionen Jahre. Das bedeutet, alles 26Al, das am Anfang des Sonnensystems in die ganzen Meteorite eingebaut wurde, ist in das Tochterisotop 26Mg zerfallen. Da das Isotop 27Al stabil ist, sich also seit Anno Dazumal nicht verändert hat, kann man den 26Al Gehalt rückrechnen. 26Al war eine sehr wichtige Energiequelle im frühen Sonnensystem, die beim Zerfall frei werdende Wärme half entscheidend, die ersten Planetesimale aufzuschmelzen. Außerdem lässt sich 26Al auch für die zeitlich recht hoch aufgelöste relative Datierung von Ereignissen eben in jener kritischen Zeitspanne verwenden.

Wo aber kam denn das 26Al her ? Das Isotop wird sowohl in Supernovae produziert, aber auch von Massiven Riesensternen in der Spätphase in das umgebende Interstellare Medium geblasen. Es gibt also mehrere Quellen. Vergleicht man das mit einem anderen kurzlebigen Isotop, 60Fe, so lassen sich Rückschlüsse über die Umgebung, in der unsere Sonne und das Sonnensystem damals entstanden ziehen – indem man die Verhältnisse der beiden Isotope in primitiven Meteoriten mit diversen Modellen vergleicht. Und genau das hat Matthieu Gounelle gemacht. Sein Modell basiert auf einem Wolf-Rayet Stern mit einer Masse von mindestens 32 dem unserer Sonne, der auch gleich Coatlicue getauft wurde. Also kein größerer Knall (schade), sondern ein langsames, gemächliches Anreichern der interstellaren Umgebung. Dieser Stern also reicherte das umgebende, etwas dichtere Interstellare Medium mit den nötigen Isotopen an, und irgendwann kollabierte diese Staub und Gas-Wolke, um eine neue Generation an Sternen (wie z.B. unsere Sonne) zu bilden.

So weit, so gut (hier für lau auf ArXiv ein früheres Paper von Gounelle, auf dem dieses hier aufbaut). Gounelle geht aber noch weiter. Basierend auf diesen Parametern, wird die Größe des Clusters, in dem unsere Sonne entstand auf 1000-2000 Sterne berechnet. Daraus wird dann die Wahrscheinlichkeit von Systemen mit einem 26-Aluminium Überschuss wie dem unsrigen kalkuliert (Nennt sich Monte-Carlo-Simulation), und zwar gleich für die ganze Galaxis (!) Macht keine halbe Sachen, der Mann. Ergebnis – die Zahl der Sterne, die in Clustern mit einem Überschuss des energiespendenden Isotops 26Al ähnlich häufig wie in unserem Sonnensystem entstanden, liegt so um 1%. Hört sich erst mal nach nicht viel an, aber angesichts der Größe einer Galaxie schon was. Natürlich alles Modelle, aber interessant trotzdem, und ein weiteres Beispiel, wie die Kenntnisse über Material aus unserem Sonnensystem auf andere Systeme angewendet werden kann.

Ein weiteres spektakuläres Paper kam von Lydia Hallis aus Glasgow und Kollegen, Evidence for primordial water in Earth’s deep mantle. Das wurde schon in einem eigenen Eintrag behandelt.

Es geht destruktiv weiter, auch recht beliebt war The composition of a disrupted extrasolar planetesimal at SDSS J0845+2257 (Ton 345) von den üblichen Verdächtigen auf diesem Gebiet, David J. Wilson et al. Erschienen im oberaltehrwürdigen Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,und hier für lau auf ArXiv (Physiker halt, die machen das ganz automatisch.)

Auch hier muss man etwas weiter ausholen, es werden Beobachtungen um Weiße Zwerge (also Sonnen nach der Roten Riesen-Phase) mit der Zusammensetzung planetarer Materialien aus unserem Sonnensystem verglichen. Nach einigen eher ruhigen, stabilen Milliarden Jahren bläht sich eine Sonne mit einer der unseres Zentralgestirns von der Größenordnung her vergleichbarer Masse erst massiv auf, um dann die äußeren Schichten ins All zu blasen. Das ist der Stabilität des umgebenden Sonnensystems eher abträglich – ob unsere eigene Erde in so etwa 5 Milliarden Jahren die gleiche Prozedur überlebt, ist fraglich. Einige der aus der Bahn geworfenen Körper kommen früher oder später dem kleinen, weißen Rest-Stern zu nahe und werden von dessen Gezeitenkräften zerlegt. Ein Teil (oder das Ganze) Material dann endet im Stern.

Und hier wird es interessant. Denn die äußeren Schichten eines Normalo-Weißen Zwerges sollten eigentlich nur aus Wasserstoff und Helium bestehen. Andere Elemente müssten von außen kommen. Da der konstante Strom des Interstellaren Mediums zu gering ist, um spektroskopisch beobachtete Materialmengen an ‘Verunreinigung’ zu erklären, kommen wohl am ehesten die zerlegten Planeten, Monde und Asteroiden in Frage. Mit anderen Worten, die in den Hubble-Spektren (im optischen und ultravioletten Bereich) identifizierten Elemente lassen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung von planetaren Körpern in anderen Sonnensystemen zu. Zwar geschrotteten Objekte in Sonnensystemen jenseits des Haltbarkeitsdatums, aber das ist besser als gar nix.

Und der Vergleich der beobachteten Elementverhältnisse (absolute Konzentrationen kann man so nicht messen) mit den Labordaten von der ganzen Flöte an planetaren Materialien aus unsere Sonnensystem ergibt wahrlich erstaunlich Ähnlichkeiten (Mehr Details in einem früheren ausführlichen Eintrag hier).

Was also kam dabei heraus? Der Körper hatte eine dem Erdmantel (also dem silikatischen Teil der Erde) sehr ähnliche Zusammensetzung. Nur etwas mehr Eisen und Nickel, was die Autoren damit interpretieren, dass dem armen Planet während der Roter Riesen Phase des Zentralgestirns die oberen Teile der Kruste weggebrutzelt wurden. Schon brutal. Auch ist ziemlich viel Kohlenstoff festgestellt worden, aber das ist nicht ganz sicher.

Das war es dann schon, der nächste Eintrag wird dann wohl über die (Trommelwirbel!) beliebtesten Papers des ganzen letzten Jahres sein.

Mein Interesse an Planetologie und Raumforschung begann schon recht früh. Entweder mit der Apollo/Sojus Mission 1975. Spätestens aber mit dem Start der Voyager-Sonden 1977, ich erinnere mich noch wie ich mir mein Leben in der fernen Zukunft des Jahres 1989 vorzustellen versuchte, wenn eine der Sonden an Neptun vorbeifliegen würde. Studiert habe ich dann Mineralogie in Tübingen (gibt es nicht mehr als eigenständiges Studienfach). Anstatt meinen Kommilitonen in die gängigen Richtungen wie Keramikforschung zu folgen, nahm ich meinen Mut zusammen und organisierte eine Diplomarbeit über Isotopenanalysen von Impaktgestein aus dem Nördlinger Ries Einschlagkrater. Dem folgte dann eine Doktorarbeit über primitive Meteorite in Münster. Nach 10 Jahren als PostDoc in verschiedenen Ecken der Welt arbeite wieder am Institut für Planetologie in Münster, an Labormessungen für die ESA/JAXA Raumsonde BepiColombo, die demnächst zum Merkur aufbrechen wird. Mein ganzes Arbeitsleben drehte sich bisher um die Untersuchung extraterrestrischer (und damit verwandter) Materialien: Gesteine aus Impaktkratern, die ganze Bandbreite Meteoriten (von den ganz primitiven Chondriten bis hin zu Marsmeteoriten). Zu meiner Forschung gehören auch Laborexperimente, in denen Vorgänge im frühen Sonnensystem nachgestellt wurden. Mein besonderes Interesse ist, die Laboruntersuchungen von extraterrestrischem Material mit Fernerkundungsdaten (im Infrarot) zu verknüpfen. Das vor allem mit Daten aus der planetaren Fernerkundung durch Raumsonden, aber auch mit Beobachtungen junger Sonnensysteme durch Teleskope.

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  1. Zitat: “26Al war eine sehr wichtige Energiequelle im frühen Sonnensystem, die beim Zerfall frei werdende Wärme half entscheidend, die ersten Planetesimale aufzuschmelze”

    Man könnten sich noch viel mehr vorstellen. Etwa, dass 26Al das erste Leben noch im All ermöglicht hat indem es unzähligen Brocken vom Chondrit-Typ (kohlige Chondriten) und auch ganzen Planetesimalen als Wärmequelle diente und damit die Bedingungen für eine präbiotische Chemie schuf.

    • Auch schon die Urknallwärme hätte eine präbiotische Chemie möglich machen könnnen, meint Abraham Loeb in The Habitable Epoch of the Early Universe wo man liest:

      In the redshift range 100 <= (1+z) <=137, the cosmic microwave background (CMB) had a temperature of 273–373 K (0-100°C), allowing early rocky planets (if any existed) to have liquid water chem-istry on their surface and be habitable, irrespective of their distance from a star.

      Schön, dass man mit solch einfachen Überlegungen und einem robusten Grundwissen schon Aufmerksamkeit erregen und andere zum Nachdenken anregen kann.

      • Das verrückteste kommt noch: Zukünftige weltraumbasierte Riesenteleskope könnten einmal Kontinente, ja gar Städte auf Milliarden von Lichtjahren entfernten Sternen zeigen. Das wäre ein Blick in die Vergangenheit und die Alien-Städte, die man durch diese Teleskope erkennen würde, wären schon seit Milliarden von Jahren zu Staub verfallen. Ein Besuch also nicht mehr möglich. Nur noch eine televisionäre Besichtigung dessen was einmal war, wäre noch möglich. Und einige Erdlinge könnten sich dann denken, dass Ihnen das ebenfalls blüht. Dass neugiere Fremde sie in ferner Zukunft – dann wenn sie schon längst gestorben sind – durch ihre Teleskope beobachten werden.

  2. 1000-2000 Geschwister-Sterne hat unsere Sonne also, Sterne, die in der selben lebensspendenden Asche eines Sternriesen entstanden sind. Wo aber sind diese 1000-2000 Geschwister?
    Searching for possible siblings of the sun from a common cluster based on stellar space velocities hat in HIPPARCOS-Daten nach solchen Sternen gesucht und die beiden Kandidaten HIP 87382 und HIP 47399 gefunden.
    HIP 87382 hat heute einen Wikipedia-Eintrag als HD 162826, einem Stern 100 Lichtjahre entfernt in der Hercules-Formation über den man liest:

    In May 2014 astronomers at the University of Texas at Austin announced that HD 162826 is “almost certainly” one of what may be thousands of “siblings” of the Sun, emerging from the same stellar nursery some 4.5 billion years ago. This conclusion was reached by determining it has the same chemical composition as the Sun, including rare elements such as barium and yttrium, and by determining its orbit and projecting backward its revolutions about the galactic center.[2][3][11] The discovery of a first solar sibling by searching for specific rare elements may make it easier to identify other siblings in the future.[12] However, HD 162826 is probably the nearest solar sibling of this type, because others would have been identified first if they had been closer to the Sun

    Die deutliche – wenn auch mit 100 Lichtjahren nicht sehr grosse Entfernung – von Sternen, die sich am gleichen Ort wie die Sonne gebildet haben, deutet darauf hin, das der Cluster, in dem die Sonne entstand ein offener Sternencluster war. Mehr als 1000 solche offenen Sternencluster wurden in der Milchstrasse bereits gefunden.

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