Die Küche im Stern
Wenige Minuten nach dem Urknall gab es im Universum nur eine sehr bescheidene Auswahl: Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium. Sauerstoff, Kohlenstoff und Kalzium - die Atome, aus denen du größtenteils bestehst - existierten damals einfach noch nicht.
Ein Stern funktioniert wie ein Ofen unter seinem eigenen Gewicht. Die Gravitation komprimiert den Kern, die Temperatur steigt, und leichte Atomkerne verschmelzen zu schwereren. Wenn ein Brennstoff aufgebraucht ist, wird der Kern noch stärker zusammengedrückt und der nächste Brennstoff entzündet sich - doch jeder folgende brennt heißer und schneller als der vorherige. Ein massereicher Stern ist am Ende seines Lebens wie eine Zwiebel aus Schichten aufgebaut.
- Eisenkern - Fusion liefert keine Energie mehr
- Silizium → Eisen: etwa 1 Tag
- Sauerstoff und Neon: Monate
- Kohlenstoff: Hunderte Jahre
- Wasserstoff → Helium: Millionen Jahre
Beim Eisen bricht die Kette ab: Sein Kern ist am stärksten gebunden, und die Fusion darüber hinaus setzt keine Energie frei, sondern verbraucht sie. Die Stütze verschwindet, der Kern kollabiert in weniger als 1 Sekunde, und eine Schockwelle verteilt die Hülle über die Galaxie. Alles, was der Stern über Millionen Jahre erbrütet hat, gelangt in das interstellare Gas - als Rohstoff für die nächsten Planeten. So werden Sauerstoff und Silizium verstreut, die sich vor dem Kollaps in Schichten aufgebaut hatten. Doch eine Explosion ist nicht der einzige Weg nach draußen: Der Kohlenstoff in deinen Proteinen ist meistens nirgendwo explodiert. Er wurde am Ende ihres Lebens ganz ruhig durch Sternwinde von kleinen Sternen weggeblasen, während etwa die Hälfte des Eisens - eben jenes Eisens, das jetzt Sauerstoff durch dein Blut transportiert - aus Explosionen weißer Zwerge stammt.
Wie viel wovon in dir steckt
Nach Masse besteht fast zwei Drittel deines Körpers aus Sauerstoff, hauptsächlich als Bestandteil von Wasser. Danach kommt Kohlenstoff, aus dem jedes Protein aufgebaut ist. Kalzium hält deine Knochen zusammen, und Eisen macht nur einen Bruchteil eines Prozents deines Körpers aus - aber es transportiert den Sauerstoff in deinem Blut.
Wenn du nicht die Masse, sondern die Anzahl der Atome zählst, dreht sich das Bild um: Etwa 6 von 10 Atomen in dir sind Wasserstoff. Er ist leicht und beeinflusst deine Masse daher kaum.
Und dieser Wasserstoff ist genau derselbe Wasserstoff aus den ersten Minuten des Universums: Er war noch nie im Kern eines Sterns. Aber fast das gesamte übrige Gewicht deines Körpers hat einen Sternenofen durchlaufen.
Woher wir das wissen
1952 entdeckte Paul Merrill in den Spektren mehrerer roter Riesen Linien von Technetium. Technetium hat keine stabilen Isotope: Das in Sternen sichtbare zerfällt innerhalb von Hunderttausenden Jahren - ein Stern lebt jedoch Milliarden Jahre. Es war also bei der Geburt des Sterns noch nicht vorhanden, sondern wird dort gerade jetzt hergestellt.
Der zweite Beleg kam 2017, als Astronominnen und Astronomen die Verschmelzung zweier Neutronensterne beobachteten und das Nachleuchten untersuchen konnten. Es verblasste genau so, wie eine Wolke frisch erzeugter schwerer Elemente verblassen sollte; Strontium wurde anhand seiner Linien zuverlässig identifiziert, Gold und Platin anhand des Gesamtmusters. Diesen Beobachtungen zufolge entstehen Gold und die anderen schwersten Elemente tatsächlich bei solchen Verschmelzungen.
Elemente in Sternen geschmiedet - sicher; Herkunft des Goldes - weniger sicher
Warum kann ein Stern keine Energie gewinnen, wenn er Kerne schwerer als Eisen verschmilzt?
Woher stammt das Eisen, das den Sauerstoff in deinem Blut transportiert?
Quellen
- Merrill, 1952 - Technetium in den Spektren von S-Sternen
- Beobachtungen der Kilonova nach der Verschmelzung GW170817, 2017. Carl Sagan, „Cosmos“: „Wir bestehen aus Sternenmaterie.“
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