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20101130

MPE Aktuelles vom 30. November 2010

INTEGRAL enthüllt die turbulente Vergangenheit der Milchstraße in Sonnennähe

Mit neuen Gammastrahlen-Beobachtungen des INTEGRAL-Observatoriums der ESA erkannten Astronomen vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und anderer Institutionen, dass massereiche Sterne noch vor wenigen Millionen Jahren unsere kosmische Nachbarschaft mit schweren Elementen anreicherten. Die Wissenschaftler nutzten dabei den radioaktiven Zerfall eines Aluminiumisotops, das im letzten Abschnitt der Sternentwicklung produziert wird, um das Alter der Sterne in der Scorpius-Centaurus Assoziation zu bestimmen. Auch Sco-Cen genannt, ist dies die nächstgelegene Sternassoziation zur Sonne.

COMPTEL-Gammastrahlenbild von ²⁶Al über den gesamten Himmel.
Bild: Plüschke et al. 2001.

Eine gängige Methode zur Altersbestimmung besteht in der Archäologie darin, bei Fossilien oder anderen organischen Proben den Gehalt eines bestimmten Kohlenstoffisotops, C-14, zu bestimmen. Da dieses radioaktive Isotop mit einer Halbwertszeit von einigen tausend Jahren zerfällt, gibt sein Restanteil einen recht guten Hinweis auf das Alter der Probe. Die Astronomen des MPE nutzten nun eine analoge Methode, um mit einem instabilen Aluminiumisotop das Alter der Sterne in der Scorpius-Centaurus Assoziation zu bestimmen, die etwa 300-500 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist, und finden einen mit anderweitigen Schätzungen übereinstimmenden Wert von 5 Millionen Jahren.

Diese Altersbestimmung ist deshalb möglich, weil Aluminium von massereichen Sternen in den letzten Phasen ihrer Entwicklung produziert wird und die Häufigkeit dieses Elements in Sternhaufen mit der Zeit in charakteristischer Weise variiert. Das Isotop Aluminium-26 ist radioaktiv und zerfällt mit einer Halbwertszeit von etwa einer Million Jahre.

"Praktischerweise sind die Zerfallszeit von Aluminium-26 und die Lebenszeit massereicher Sterne ähnlich", erklärt Roland Diehl vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der die Studie zur Analyse der Gammastrahlenemissionen dieses Isotops in der Scorpius-Centaurus Assoziation leitete. "Da diese Zerfallszeit so gut passt, kann man die Häufigkeit von Aluminium-26 hervorragend als Maß für junge und massereiche Sterne heranziehen; und damit können wir direkt ihr Alter bestimmen."

Häufigkeitsänderung von ²⁶Al in einer Gruppe von Sternen.
Bild: R. Voss.

Beim Zerfall von Aluminium-26 entstehen ein stabiles Magnesiumisotop (Mg-26), weitere Nebenprodukte und auch ein energiereiches Photon, das man bei einer Energie von etwa 1,8 MeV im Gammastrahlenbereich beobachten kann. Frühere Beobachtungen, die in den 1990er Jahren mit dem COMPTEL-Instrument auf dem Compton-Gammastrahlenobservatorium der NASA durchgeführt wurden, zeigten zum ersten Mal die Emission von Aluminium-26 über den gesamten Himmel. Spätere Daten vom INTEGRAL-Observatorium bestätigten diese Ergebnisse und lieferten aufgrund der besseren spektralen Auflösung weitere Informationen über die Eigenschaften dieses Isotops in der Milchstraße.

Die jetzt von der Gruppe um Diehl analysierten Daten konzentrierten sich auf die Scorpius-Centaurus Assoziation und lieferten belastbare Beweise, dass genau dort in jüngster Vergangenheit massereiche Sterne gebildet wurden. Durch stellare Winde und Supernova-Explosionen reichern die Sterne in der Scorpius-Centaurus Assoziation die interstellare Materie der Umgebung mit schweren Elementen, darunter auch Aluminium, an. Eine genaue Analyse dieser Vorgänge liefert den Astronomen neue Erkenntnisse darüber, wie jüngste Sternentstehungsprozesse unsere unmittelbare kosmische Nachbarschaft beeinflussen.

Mit den neuen INTEGRAL-Daten konnten die Astronomen auch den Gesamtgehalt an Aluminium-26 in der Milchstraße neu bestimmen und so den bisherigen Wert um etwa 20 Prozent nach unten korrigieren. Dies ist ein wichtiger Baustein, um unser Verständnis der Stern- und Elemententstehung in unserer Galaxie zu überprüfen: Supernova-Explosionen und massereiche Sterne sind die wesentlichen Produzenten neuer Atomkerne im Universum, sind aber meist in oder hinter Molekülwolken verborgen und daher besonders in unserer eigenen Galaxie kaum direkt zu beobachten. Da Gammastrahlung solche Wolken leicht durchdringt, liefert die damit messbare Radioaktivität neu erzeugter Atomkerne eine neue Möglichkeit, die erwartete Häufigkeit von Supernova-Explosionen mit Messdaten zu vergleichen.

Die ESA hat im November beschlossen, die seit 2002 betriebene und ursprünglich nur für 5 Jahre geplante INTEGRAL-Mission um zwei weitere Jahre bis 2014 zu verlängern.

Originalveröffentlichung :
	Radioactive ²⁶Al from the Scorpius-Centaurus association Diehl R., Lang M. G., Martin P. et al. Astronomy and Astrophysics, Volume 522, id.A51 (2010) (in englischer Sprache) Highlight-Artikel in "Astronomy & Astrophysics: Radioactive ²⁶Al from the Scorpius-Centaurus association (in englischer Sprache)
Pressemitteilungen :
	ESA Pressemitteilung (in englischer Sprache)
Links :
	INTEGRAL Bild der Monats, Dezember 2010 (in englischer Sprache)
Kontakt :
		Prof. Dr. Roland Diehl Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching Tel.: +49 89 30000-3850 E-Mail: rod@mpe.mpg.de
		Dr. Hannelore Hämmerle Pressesprecherin Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching Tel.: +49 89 30000-3980 E-Mail: hanneh@mpe.mpg.de

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Letzte Änderung: 2010-12-01 durch link

H. Steinle
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