Mainzer Forscher lieferten entscheidende Daten
Vom 03.03.2001
Von Gabi Henkel
Mindestens 12,5 Milliarden Jahre alt ist das Universum. Diese Schätzung mit einer möglichen Abweichung von drei Milliarden Jahren nahm jetzt eine internationale Gruppe von Astronomen um Roger Cayrel vom Observatoire de Paris-Meudon vor. Bislang ging man von einem Alter von etwa 10 bis 20 Milliarden Jahren aus. Maßgeblich an dieser zeitlichen Eingrenzung beteiligt sind die Kernchemiker Professor Karl-Ludwig Kratz und Dr. Bernd Pfeiffer vom Institut für Kernchemie der Uni Mainz.
Forschung heuteIm Dezember wurden die beiden gebeten, an der in das Projekt involvierten Michigan State University/USA Hilfestellung zu leisten. Cayrel war es zwar mit Hilfe eines Acht-Meter-Teleskops der Europäischen Südsternwarte in Chile und eines Spektrometers erstmals gelungen, Uran im Spektrum eines der ältesten Sterne am Rande unserer Milchstraße nachzuweisen. Dieser Nachweis ist für die direkte Bestimmung des Sternenalters wichtig. Doch ohne die von den Mainzern entwickelten Modelle zur Entstehung der chemischen Elemente und die dadurch möglich gewordenen Berechnungen hätte der Stern das Geheimnis seines Alters nicht preisgegeben.
Wenn man die Halbwertszeit des radioaktiven Elements Uran und die Größe des noch verbliebenen Rests kennt, müsse man nur noch wissen, wieviel ursrünglich von dem Element vorhanden war, um die Altersbestimmung vornehmen zu können. Durch Experimenten am Genfer Teilchenbeschleuniger werden kernphysikalische Eigenschaften kurzlebiger Atomkerne ermittelt, die bei der Bildung der Elemente eine Rolle spielen. Diese Daten gestatten es den Mainzern, Aussagen über die ursprüngliche Uranmenge zu machen und die Gleichung zu lösen.
Dass man vom Alter der Sterne auf das des Universums schließt, hängt mit der Vorstellung von dessen Entstehung zusammen, nach der sich die ersten Sterne kurz nach dem Big Bang bildeten. „Am Anfang war das Universum angefüllt mit Wolken aus Wasserstoff und Helium“, erläutert Pfeiffer. Durch Gravitationskräfte haben sich Verdichtungen gebildet. Nachdem genügend Materie zusammengekommen war, heizten sich die Gebilde auf, fingen an zu „brennen“ und es bildeten sich schließlich Sterne.
Die Mainzer konnten rekonstruieren, wie häufig ein gewisses Element bei der Entstehung der allerersten Sterne vorgekommen sein muss. Mit Hilfe von nicht mit der Zeit zerfallenden Elementen wie dem Europium ist es möglich, von der vorhandenen Europiummenge auf die ursprüngliche Uranmenge zu schließen: „Wenn so und so viel Europium da ist, muss so und so viel Uran vorhanden gewesen sein.“ Aufschluss über die vorhandenen Mengen geben die Intensitäten der gemessenen Spektrallinien des Sterns. Sicherlich wird das ermittelte Alter des Alls nicht die letzte diesbezügliche Angabe bleiben. Mit einer „verbesserten Kernphysik“ verbesserten sich auch die Modelle. „Dieser Stern wird etwas jünger“, wissen die Mainzer. Denn ihre aktuellsten Berechnungen konnten bei der Publikation der Ergebnisse in der Fachpresse noch keine Berücksichtigung finden.
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