Fehlendes Silber im Sonnensystem: Die Sonne enthält 55 Prozent mehr

Das Rätsel um das fehlende Silber im Sonnensystem

Der merkwürdige Fall des fehlenden Silbers im Sonnensystem beschäftigt Forschende seit Jahren.

Warum enthalten uralte Meteoritenfragmente deutlich mehr Silber als die Sonne, obwohl beide vor rund 4,6 Milliarden Jahren entstanden sind?

Wären sie zur selben Zeit aus derselben wirbelnden Wolke aus Staub und Gas entstanden, müssten sie eine ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Eine in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie eines internationalen Forschungsteams könnte nun die Erklärung liefern: In der Sonne steckt wesentlich mehr Silber als bislang angenommen.

Insgesamt handelt es sich dabei nur um einen kleinen Anteil, denn 98.5 Prozent der Sonnenmasse bestehen aus Wasserstoff und Helium. Den neuen Berechnungen zufolge enthält unser Stern jedoch 55 Prozent mehr Silber, als frühere Untersuchungen ergeben hatten.

Neues Sonnenmodell bestimmt den Silberanteil genauer

Die deutlich veränderte Schätzung geht auf ein erheblich verbessertes Modell zurück, mit dem das von der Sonne ausgesandte Licht ausgewertet wird.

Wenn dieses Licht Atome in der äußeren Sonnenatmosphäre durchquert, lässt sich anhand seiner Absorption feststellen, woraus die Atmosphäre besteht. Dabei entstehen dunkle Merkmale bei bestimmten Wellenlängen, die als Spektrallinien bezeichnet werden. Jedes Element hinterlässt ein eigenes Muster.

Mithilfe eines Supercomputers nutzte die Studie ein wesentlich detaillierteres dreidimensionales Modell der Sonne und ihrer Lichtemission. Damit wurde neu bewertet, wie sich Silberatome verhalten und mit der Sonnenstrahlung wechselwirken könnten.

„Mit unserem neuen Modell konnten wir die Spektrallinien, die zur Bestimmung der Silberhäufigkeit in der Sonne verwendet werden, genauer interpretieren“, sagt die Astrophysikerin Sema Caliskan von der Universität Uppsala in Schweden.

Der Anstieg um 55 Prozent bringt die Silbermenge in der Sonne nahezu vollständig in Einklang mit jener in Meteoriten gleichen Alters. Anders als von der Sonne können wir von diesen Proben nehmen, weil sie regelmäßig auf der Erde eintreffen.

Silber in der Sonne und die Entwicklung der Milchstraße

Die Ergebnisse beheben nicht nur einen rechnerischen Widerspruch im Sonnensystem. Die Kenntnis darüber, wie viel Silber die Sonne enthält, hilft dabei, die chemische Entwicklung der Milchstraße nachzuvollziehen und besser einzuschätzen, wie lange andere Sterne existiert haben könnten.

Weil Silber bei den Vorgängen rund um den Tod eines Sterns entstehen kann, eröffnet es zudem einen Einblick in die frühesten Phasen des Kosmos und in die Entwicklung von Himmelskörpern.

„Die neuen Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Sonne sind wichtig für das Verständnis anderer Sterne, Planeten und kosmischer Materie, weil die Sonne einer der wichtigsten Bezugspunkte der Astronomie ist“, sagt Caliskan.

Unsicherheiten des Modells und künftige Beobachtungen

Das neue Modell weist weiterhin Unsicherheiten auf. Das Forschungsteam prüfte, wie empfindlich das Ergebnis auf unterschiedliche Eingabedaten reagiert, und stellte fest, dass die Berechnungen besonders stark von Daten darüber beeinflusst werden, wie Silber mit Wasserstoff wechselwirkt.

Künftige Beobachtungen und zusätzliche Datensammlungen dürften das Modell weiter präzisieren, so die Forschenden.

„Wir bewerteten Modellierungsunsicherheiten durch gezielte Sensitivitätstests und stellten fest, dass die Ergebnisse am empfindlichsten auf die Daten zu Kollisionen mit Wasserstoff reagieren“, schreibt das Team in seiner veröffentlichten Arbeit.

So hat beispielsweise der SUNRISE UV-Spektropolarimeter und Imager, kurz SUSI, detaillierte Daten über das Licht gesammelt, das von der Sonne zur Erde gelangt. Diese könnten zur weiteren Kalibrierung des Modells genutzt werden.

Nachdem die Forschenden nun ermittelt haben, wie viel Silber die Sonne enthält, wollen sie ihr verbessertes Modell auf andere Sterne anwenden. Künftige Studien könnten Silber als forensischen Hinweis nutzen, um mehr über die Milchstraße und ihre Ausdehnung zu erfahren.

Wie immer können neue Daten außerdem bestehende Daten überprüfen und Astronominnen und Astronomen ein verlässlicheres sowie robusteres Bild des Sonnensystems und darüber hinaus vermitteln.

„Indem wir das Licht von Sternen unterschiedlicher Typen und Altersstufen untersuchen, hoffen wir zu verstehen, wo Silber im Universum entsteht und wie es im Laufe der Zeit in der Milchstraße verteilt wurde“, sagt Caliskan.

Die Forschung wurde in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Rachel Garner auf Fakten geprüft und von Rebecca Dyer redigiert. Wir sind stolz auf unseren Prüfprozess, aber auch wir sind nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.