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Tiefseeastronomie – Chemie mit Sternenstaub

Feige, J.; Wallner, A.; Fifield, L. K.; Merchel, S.; Rugel, G.; Steier, P.; Tims, S.; Winkler, S. R.; Golser, R.

Bei der Explosion massereicher Sterne werden langlebige Radionuklide erzeugt und in den Weltraum hinausgeschleudert. Relikte naher Supernovae lassen sich nicht nur im All, sondern auch auf der Erde selbst entdecken [1]. Um Supernova-Spuren in Tiefseearchiven nachzuweisen, wurden 100 Proben aus 4 Sedimenten untersucht. Die Bohrkerne stammen aus einer Tiefe von 4 200 m des Indischen Ozeans. Sie umfassen ein Altersprofil von 1,7-3,2 Millionen Jahren, in dem sich Supernova-Radionuklide abgelagert haben.
Die Proben wurden chemisch aufbereitet, einzelne Elementfraktionen voneinander getrennt und analysiert. Mit der Beschleunigermassenspektrometrie (AMS), einer sehr sensitiven Methode zur Bestimmung extrem niedriger Konzentrationen langlebiger Radionuklide, wurden 10Be, 26Al, und 60Fe gemessen. Isotopenverhältnisse im Bereich von 10-9 (10Be/9Be) bis zu 10-16 (60Fe/Fe) konnten so quantifiziert werden.
Die Nuklide 10Be und 26Al werden kontinuierlich in der Erdatmosphäre durch hochenergetische Kernreaktionen hauptsächlich an Stickstoff, Sauerstoff und Argon gebildet und können zur Datierung der Sedimente verwendet werden. 60Fe hat keine terrestrischen Quellen, wird jedoch kurz vor und während einer Sternexplosion produziert. Da in dem gemessenen Zeitbereich eine Erhöhung dieses Eisen-Isotops festgestellt wurde, kann davon ausgegangen werden, dass es aus dem Weltall in die Tiefseesedimente eingetragen wurde.

[1] K. Knie, Phys. Rev. Lett., 2004, 93, id. 171103

Keywords: accelerator mass spectrometry; cosmogenic nuclide; supernova; astronomy

  • Invited lecture (Conferences)
    GDCh-Wissenschaftsforum Chemie 2015, 30.08.-02.09.2015, Dresden, Germany

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-21874
Publ.-Id: 21874