Wie entsteht Gold? Der erste beobachtete Nachweis einer Neutronenstern-Kollision im Jahr 2017 durch Gravitationswellen und Strahlung belegte die These, dass Gold, Silber, Platin und andere schwere Elemente den energetischen Feuern ebendieser kataklysmischen Explosionen im Universum entspringen. Demnach galt der Ursprung dieser Elemente als nachhaltig geklärt. Eine aktuelle Bilanz der Nukleosynthese im Kosmos offenbarte jedoch nun, dass die kosmischen Kollisionen allein nicht einmal im Ansatz den Reichtum der schweren Elemente in unserer Galaxie erklären können – die daraus resultierende Goldmenge wäre tatsächlich um das Fünffache zu niedrig. Ursprung des Goldes bleibt unklar: Forschende kippen gängige Theorie der Neutronenstern-Kollision Schwere Elemente wie Gold werden durch Neutronenstern-Verschmelzungen im Universum freigesetzt, lautete die bislang gängige These. Doch diese Theorie birgt Unstimmigkeiten.
Rätsel des Gold-Ursprungs: Der Fehler in der Neutronenstern-Kollisions-Theorie
Forschende der University of Hertfordshire säen Zweifel an der gängigen These, dass sich der Ursprung schwerer Elemente wie Gold in unserer Galaxie allein durch Neutronenstern-Verschmelzungen erklären lässt. Mithilfe eines Modells der galaktischen Nukleosynthese, das die Bildung aller Elemente des Periodensystems überprüft und ermittelt, wurden zugrundeliegende Prozesse der beobachtbaren Mengen dieser Atome in ihrem zeitlichem und räumlichen Kontext eingehender betrachtet.
Obgleich das Ergebnis der Forschenden die Beobachtungen der gängigen Thesen hinsichtlich der Elemententstehung im Universum weitesgehend bestätigt, trifft dies nicht vollständig auf die Entstehung schwerer Elemente zu. Denn Gold beispielsweise kommt heute fünfmal häufiger in unserer Galaxie vor, als gängige Modellen dies beschreiben. Ähnliches gilt für andere r-Prozess-Elemente – gemeint sind Prozesse der Nukleosynthese, also ein Neutroneneinfangprozess, der bei hohen Neutronen-Dichten und Temperaturen abläuft.
„Es gibt schlicht nicht genug Neutronenstern-Kollisionen, um die heutige Menge dieser Elemente zu produzieren“, erklären die Forschenden. Neutronensterne entstehen aus massereichen Sternen, die am Ende ihrer Entwicklung stehen. Nicht nur dieser Prozess ist zeitaufwendig, es dauert des weiteren sehr lange, bis der Himmelskörper auch noch kollidiert. Woher stammt also das viele Gold im frühen Universum?
Die Frage bleibt bestehen: Wie entsteht Gold?
Die Evolution der r-Prozess-Elemente sei demnach nicht allein durch Neutronenstern-Verschmelzungen zu erklären, die Kollisionsraten seien dafür schlicht „zu gering“ und die Zeitintervalle letztendlich „zu groß“. Das bedeutet, dass sich der Ursprung von Gold sowie den weiteren schweren Elementen weiterhin als rätselhaft offenbart. Diese Elemente müssen zumindest teilweise durch weitere, stark energiereiche Prozesse entstanden sein, berichtet Scinexx.
In Frage kämen laut Astrophysikern massive, besonders starke Supernovae, die weitaus größere Energien als normale Sternexplosionen freisetzen. Welche Elemente bei diesen Hypernova entstehen, ist allerdings bislang unerforscht – das Geheimnis um die Entstehung von Gold bleibt demnach vorerst bestehen.