Sternengeschichten Folge 625. Pschibilskys Stern, Fabrik für exotische Elemente oder Alienmüllhalde. Am 4. März 1961 hat der polnisch-australische Astronom Antony Pschibilski einen Fachartikel veröffentlicht, der den relativ harmlosen Titel trägt, HD 101-065, a G-Zero-Star with High Metal Content, also übersetzt HD 101-065, ein G-Null-Stern mit hohem Metallgehalt.
Das klingt jetzt nicht sonderlich aufregend, zumindest dann, wenn man weiß, dass in der Astronomie das Wort Metall etwas anderes bedeutet als im normalen Sprachgebrauch. Aber dazu kommen wir später noch. Aber tatsächlich ist der Stern, den Przybylski entdeckt hat und in seiner Arbeit beschrieben hat, definitiv enorm aufregend. So aufregend, dass die Forschung auch mehr als 60 Jahre später immer noch jede Menge offene Fragen hat, was dieses Ding angeht.
Aber fangen wir mal mit dem an, was wir definitiv wissen. Der Stern ist am 26. April 1960 von der Mount Stromlow-Sternwarte in Australien aus beobachtet worden. Der ist knapp 360 Lichtjahre von der Erde entfernt und dort am Himmel, wo sich das Sternbild Centaurus befindet. Der Stern hat die 1,4-fache Masse der Sonne, ist doppelt so groß und leuchtet ca. 5,5 mal heller.
Przybylski hat damals nicht gezielt nach seltsamen Sternen gesucht, der wollte Sterne finden, die sich schnell bewegen, und dafür hat er diverse Sterne aus dem Henry-Traper-Katalog im Detail betrachtet. Dann ihr Spektrum bestimmt, hat also das Licht der Sterne, das durch sein Teleskop gefallen ist, mit optischen Instrumenten in seine Bestandteile aufgespalten, um zu sehen, wie viel Energie das Licht bei bestimmten Wellenlängen hat.
Das ist eine Standardtechnik in der Astronomie, die ich auch schon oft im Podcast erklärt habe. Im Spektrum eines Sterns gibt es immer Bereiche, wo bei bestimmten Wellenlängen quasi gar nichts durchkommt. Und das ist das, was man Spektrallinie nennt, weil dort in der visuellen oder grafischen Darstellung des Spektrums eine dunkle Linie zu sehen ist.
Welche Spektrallinien man sehen kann, das hängt davon ab, aus welchen Elementen ein Stern besteht, denn jedes chemische Element blockt eine andere Wellenlänge des Lichts ab. Und wo genau man die Linie im Spektrum sehen kann, das hängt davon ab, wie schnell sich die Lichtquelle, also der Stern, durch das Weltall bewegt. Und genau deswegen hat sich Przybylski die Spektren angeschaut und deswegen hat er auch entdeckt, dass dieser eine Stern eine ganz besondere chemische Zusammensetzung hat.
Der Stern hat vor allem sehr viele Metalle, womit in der Astronomie alles bezeichnet wird, was kein Wasserstoff und kein Helium ist. Denn Wasserstoff und Helium sind mit sehr, sehr großem Abstand die häufigsten Elemente des Universums und damit auch die Elemente, aus denen Sterne fast komplett bestehen.
Alles andere, also das Zeug wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Gold, Silber, Eisen usw., der ganze Rest des Periodensystems wird in der Astronomie mit dem Begriff Metalle zusammengefasst, was verwirrend und aus chemischer Sicht Quatsch ist, aber sich nun mal eben historisch so eingebürgert hat. Sterne, die viele Metalle enthalten, die sind jetzt erstmal nicht außergewöhnlich. Die Sonne enthält auch Metalle, genauso wie alle anderen Sterne, die wir bis jetzt beobachtet haben.
Nur die allerersten Sterne, die im Universum entstanden sind, die können keine Metalle enthalten haben, denn damals gab es ja nur Wasserstoff und Helium, wie ich in Folge 454 der Sternengeschichten erzählt habe. Die ganzen anderen chemischen Elemente, die sind ja erst durch Kernfusion im Inneren der Sterne erzeugt worden. Und je später ein Stern in der Geschichte des Universums entstanden ist, desto mehr Metalle kann er theoretisch enthalten.
Es kommt aber nicht nur auf die Menge der Metalle an, sondern auch auf die Art. Und das ist genau das, was die Leute bei Pschubilski Stern bis heute irritiert. Pschibilski selbst hat damals unter anderem Barium und Strontium nachweisen können, und das in ungewöhnlich großen Mengen, außerdem noch viele der sogenannten seltenen Erden. Mittlerweile weiß man, dass es dort Cesium gibt, Holmium, Niob, Scandium, Ytrium, Neodym oder Presodym.
Von dem Zeug gibt es dort mehr, als man eigentlich erwarten würde, und es gibt Hinweise darauf, dass Pschibilski-Stern viele Aktinoide enthält, Also chemische Elemente, die im Allgemeinen radioaktiv und darüber hinaus noch sehr kurzlebig sind. Elemente wie Thorium und Uran, die hat man definitiv gefunden, aber auch Indizien für Actinium, Protactinium, Neptunium, Plutonium, Ameritium, Curium, Berkelium, Kalifornium und Einsteinium.
Gut, mit den meisten dieser Elemente hat man es im Alltag so gut wie nie zu tun. Die kommen eigentlich auch nicht natürlich vor. Elemente wie Neptunium, Plutonium, Ameritium, Curium, Berkelium, Kalifornium und Einsteinium, die haben wir in kernphysikalischen Laboren bei Experimenten entdeckt oder bei der Explosion von Kernwaffen.
Die liegen nicht einfach irgendwo rum. Und die liegen deswegen nicht einfach irgendwo rum, weil sie eben so stark radioaktiv sind und nach sehr kurzer Zeit schon wieder zerfallen. Ein Steinium hat zum Beispiel im besten Fall eine Halbwertszeit von 472 Tagen.
Das heißt, selbst wenn ein Stern aus irgendeinem Grund bei seiner Entstehung eine relevante Menge dieses Elements von irgendwoher mitbekommen hat, ist davon nach ein paar Tausend und definitiv nach ein paar Millionen oder Milliarden Jahren nichts mehr übrig. Spilski Stern ist aber auf jeden Fall über eine Milliarde Jahre alt. Wenn wir heute dort noch solche Elemente wie ein Steinium finden, dann stimmt also irgendwas nicht.
Es ist aber immer noch umstritten, ob man dieses Einsteinium dort wirklich nachweisen hat können. Das liegt vor allem daran, dass wir hier auf der Erde nicht genug Einsteinium für die Forschung haben, um zu wissen, welche Art von Spektrallinien es im Detail produzieren kann. Beim Element Prometium, da sieht es ein bisschen anders aus. Das kennen wir hier auf der Erde, das nutzen wir zum Beispiel in der Raumfahrt als Energiequelle.
Und man hat es auch relativ sicher in Dschubilski-Stern nachgewiesen. Prometium hat aber auch im besten Fall eine Halbwertszeit von knapp 18 Jahren. Die Lage ist also nicht viel besser als beim Einsteinium. Also, was ist da los? Wie kommt dieser Stern an so eine seltsame Sammlung chemischer Elemente und wieso sind dort Elemente, die eigentlich schon längst zerfallen sein hätten sollen? Die kurze Antwort ist, keine Ahnung.
Die längere Antwort lautet, keine Ahnung, aber wir haben zumindest ein paar spannende Ideen. Es könnte zum Beispiel sein, dass Pschibilski-Stern nicht alleine ist, sondern einen Begleiter hat. Dieser Begleiter könnte ein Neutronenstern sein, also der Überrest eines ehemaligen großen Sterns. So ein Neutronenstern könnte Teilchen mit hoher Geschwindigkeit ins All schleudern, die dann, wenn sie auf Pschibilski-Stern treffen, die entsprechenden radioaktiven Elemente erzeugen.
Bis jetzt haben wir so einen Neutronenstern aber noch nicht nachgewiesen. Das heißt nicht, dass es ihn dort nicht gibt, aber wenn es ihn gibt, dann muss er sich in einer sehr speziellen Umlaufbahn befinden, um sich so lange vor uns verstecken zu können. Trotzdem ist es fast noch die plausibelste Erklärung. Eine andere lautet nämlich so. Wir wissen zwar, dass die chemischen Elemente tendenziell immer instabiler werden, je mehr Kernteilchen sie enthalten.
Also Atome wie Wasserstoff mit nur einem Proton als Kernbaustein oder Sauerstoff mit acht Protonen und acht Neutronen, die sind stabil und zerfallen nicht. Und Elemente wie ein Steinium mit 99 Protonen und mindestens ebenso vielen Neutronen, die sind hochradioaktiv und zerfallen schnell. Es gibt aber die Theorie einer Insel der Stabilität. Laut der vereinfacht gesagt, Elemente existieren können, die ein bisschen stabiler sind, wenn die Zahl der Kernbausteine noch höher wird.
Die zerfallen dann zwar auch irgendwann, aber überleben deutlich länger. Wenn es diese Insel der Stabilität im Periodensystem gibt, dann könnte es entsprechende Elemente im Przybylski-Stern geben, die im Lauf der Zeit langsam zerfallen und als Zerfallsprodukte die beobachteten Elemente wie ein Steinium oder Prometium produzieren. Und weil dieser Zerfall der superstabilen Elemente kontinuierlich abläuft, wird eben auch dauernd neues Material als Zerfallsprodukt nachgeliefert.
Das ist als Hypothese schon wild genug, aber man muss auch irgendwie erklären, wie ein Stern an solche Elemente kommt. Und der Vorschlag lautet, naja, vielleicht gibt es spezielle Arten von Supernova-Explosionen, die diese Elemente der Insel der Stabilität produzieren und dann durchs Weltall schleudern. Sind diese neuen unbekannten Elemente eh auch häufig in den Sternen, aber wir kriegen sie nur in Ausnahmefällen zu sehen.
Przybylski-Stern ist nämlich auch ein sogenannter ROAP-Stern, ein Rapidly Oscillating AP-Star oder ein schnell oszillierender AP-Stern. Ich erkläre jetzt nicht im Detail, was das bedeutet, aber kurz gesagt, der Stern ändert seine Helligkeit schnell und das deutet darauf hin, dass in seinem Inneren auch jede Menge an Dynamik abläuft, dass da alles wild durcheinanderwirbelt, was anderswo so nicht passiert.
Vielleicht werden diese komischen Elementen nur bei solchen Sternen so weit aus dem Kern nach oben transportiert, dass wir sie mit unseren spektroskopischen Methoden von der Erde aus nachweisen können. Wie gesagt, wir haben noch zu wenig Ahnung. Und wenn man keine Ahnung hat, kann man es natürlich auch immer mit einer anderen ganz speziellen Antwort probieren, nämlich Aliens.
Und tatsächlich wurde auch schon vorgeschlagen, dass es Außerirdische sind, die diese ganzen obskuren Elemente absichtlich in Pschubilski Stern gekippt haben. Warum? Vielleicht weil sie so auf sich aufmerksam machen wollten, was dann ja auch ganz gut funktioniert hat. Oder vielleicht haben sie auf dem Weg versucht, ihren radioaktiven Müll loszuwerden. Aber dann müssten die sehr viel von diesem Müll haben.
Okay, gut, bei Aliens ist alles möglich. Das ist ja das Praktische und gleichzeitig das Blöde, wenn man Aliens als Erklärung für irgendwas heranziehen will. Am Ende bleibt ein Stern, der ohne jeden Zweifel nicht so ist wie andere Sterne. Ein Stern, der chemische Elemente enthält, die uns vor ein Rätsel stellen. Ein Stern, der uns die Entdeckung chemischer Elemente ermöglichen könnte und vielleicht einer ganz neuen Art von Chemie und Kernphysik.
Es könnte ein Stern sein, der uns den Kontakt zu Aliens ermöglicht oder zumindest zu ihren Müllkippen.