James Webb beobachtet, wie verschmelzende Sterne schwere Elemente erzeugen

Eskere Guru

In seinen frühesten Stadien bestand das Universum hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Alle anderen, schwereren Elemente, aus denen das Universum um uns herum heute besteht, sind im Laufe der Zeit entstanden, und es wird angenommen, dass sie hauptsächlich in Sternen entstanden sind. Sterne erzeugen im Prozess der Fusion schwere Elemente in ihrem Inneren, und wenn diese Sterne das Ende ihres Lebens erreichen, können sie in Supernovae explodieren und diese Elemente in der sie umgebenden Umgebung verbreiten.

So entstehen schwerere Elemente wie etwa Eisen. Für die schwersten Elemente wird jedoch angenommen, dass der Prozess anders ist . Diese entstehen nicht in Sternkernen, sondern in extremen Umgebungen wie der Verschmelzung von Sternen, wenn massive Kräfte äußerst dichte Umgebungen erzeugen, die neue Elemente hervorbringen.

Jetzt hat das James-Webb-Weltraumteleskop erstmals einige dieser schweren Elemente entdeckt, die bei einer Sternenverschmelzung entstehen. Forscher nutzten das Teleskop, um die Auswirkungen einer Kilonova zu beobachten, einer gewaltigen Energieausschüttung, die entsteht, wenn zwei Neutronensterne verschmelzen. Das Ereignis erzeugte einen besonders hellen Gammastrahlenausbruch, der es den Forschern ermöglichte, den Ort der Fusion genau zu bestimmen und zu identifizieren.

Ein Team von Wissenschaftlern hat mit dem NASA/ESA/CSA-Weltraumteleskop James Webb einen außergewöhnlich hellen Gammastrahlenausbruch, GRB 230307A, und die dazugehörige Kilonova beobachtet. Kilonovas – eine Explosion, die durch die Verschmelzung eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch oder einem anderen Neutronenstern entsteht – sind äußerst selten und erschweren die Beobachtung dieser Ereignisse. Die hochempfindlichen Infrarotfähigkeiten von Webb halfen Wissenschaftlern, die Heimatadresse der beiden Neutronensterne zu identifizieren, die die Kilonova erzeugten. Dieses Bild von Webbs NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) hebt die Kilonova von GRB 230307A und ihre ehemalige Heimatgalaxie in ihrer lokalen Umgebung aus anderen Galaxien und Vordergrundsternen hervor. Die Neutronensterne wurden aus ihrer Heimatgalaxie herausgeschleudert und legten eine Strecke von etwa 120.000 Lichtjahren zurück, was ungefähr dem Durchmesser der Milchstraßengalaxie entspricht, bevor sie mehrere hundert Millionen Jahre später endgültig verschmolzen.
Ein Team von Wissenschaftlern hat mit dem NASA/ESA/CSA-Weltraumteleskop James Webb einen außergewöhnlich hellen Gammastrahlenausbruch, GRB 230307A, und die dazugehörige Kilonova beobachtet. Kilonovas – eine Explosion, die durch die Verschmelzung eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch oder einem anderen Neutronenstern entsteht – sind äußerst selten und erschweren die Beobachtung dieser Ereignisse. Die hochempfindlichen Infrarotfähigkeiten von Webb halfen Wissenschaftlern, die Heimatadresse der beiden Neutronensterne zu identifizieren, die die Kilonova erzeugten. Dieses Bild von Webbs NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) hebt die Kilonova von GRB 230307A und ihre ehemalige Heimatgalaxie in ihrer lokalen Umgebung aus anderen Galaxien und Vordergrundsternen hervor. Die Neutronensterne wurden aus ihrer Heimatgalaxie herausgeschleudert und legten eine Strecke von etwa 120.000 Lichtjahren zurück, was ungefähr dem Durchmesser der Milchstraßengalaxie entspricht, bevor sie mehrere hundert Millionen Jahre später endgültig verschmolzen. NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (IMAPP, Warw), A. Pagan (STScI)

Webb beobachtete, wie das Element Tellur von der Kilonova ausgestoßen wurde, die wahrscheinlich bei der Fusion entstand. Obwohl Wissenschaftler seit langem die Theorie vertreten, dass auf diese Weise schwere Elemente entstehen könnten, ist dies das erste Mal, dass ein solcher direkter Beweis beobachtet wurde, da Kilonovas seltene und kurze Ereignisse sind. Die besondere Helligkeit des Gammastrahlenausbruchs GRB 230307A war ausschlaggebend für die Lokalisierung dieses Ereignisses.

„Webb liefert einen phänomenalen Schub und kann sogar noch schwerere Elemente finden“, sagte Ben Gompertz, Mitautor der Studie an der Universität Birmingham im Vereinigten Königreich. „Je häufiger wir Beobachtungen erhalten, desto besser werden die Modelle und das Spektrum kann sich mit der Zeit weiterentwickeln. Webb hat sicherlich die Tür zu noch viel mehr geöffnet, und seine Fähigkeiten werden unser Verständnis des Universums völlig verändern.“

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.