Erforschung der Protosolaren Wolke: Charakterisierung der zirkumstellaren Bausteine des Sonnensystems auf der Sub-Mikrometerskala

• Antragsteller: Dr. Jan Leitner
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502338012

Alle Sterne verlieren Material in Form ionisierter Atome, entweder kontinuierlich als Sternenwind oder in explosiven Szenarien wie Novae und Supernovae. In der Umgebung entwickelter Sterne formen diese Atome feste Partikel, die Informationen zu Kondensationsbedingungen und die Element- und Isotopenzusammensetzung ihres Muttersterns in sich tragen. Sogenannter “präsolarer” Sternenstaub, der heutzutage in primitiven Meteoriten, interplanetarem Staub und Kometenmaterial gefunden wurden kann, wurde vor etwa 4,57 Milliarden Jahren Teil der Molekül- und Staubwolke, aus der die Sonne und unser Planetensystem entstanden sind. Präsolare Körner können von im Sonnensystem entstandenen Material anhand ihrer ausgeprägten Isotopenanomalien unterschieden werden. Die Analyse von präsolarem Staub bietet nicht nur die einzigartige Gelegenheit, extrasolares Material von – mittlerweile erloschenen – Sternen im Labor zu untersuchen; diese Sternenstaubkörner repräsentieren auch ursprüngliche Bausteine unseres Sonnensystems.Dieses Projekt befasst sich mit den stellaren Ursprüngen und den Isotopen-zusammensetzungen der gesteinsbildenden Elemente Kalzium, Titan und Eisen, und inwiefern sie von der ‚Galaktischen Chemischen Evolution‘ betroffen sind. Untersuchungen der Spurenelemente Sr, Zr, Mo und Ba in präsolaren Silikaten und Oxiden können zusätzliche Erkenntnisse über die zirkumstellare Kondensation von Staubkörnern liefern, und zur Beantwortung der Frage beitragen, ob diese Elemente durch sauerstoffreichen oder eher kohlenstoffreichen Staub in die Protosolare Wolke eingebracht wurden. Letztendlich werden diese Analysen einen Beitrag dazu leisten, die unterschiedlichen Arten stellarer Quellen einzugrenzen und zu charakterisieren, die Material zum solaren Nebel beigesteuert haben, (AGB-Sterne von 1,1 bis 2,5 Sonnenmassen, Kernkollaps-Supernovae, massive AGB-Sterne von 4 oder mehr Sonnenmassen, Novae, andere Supernovatypen). Darüber hinaus bilden sie das Fundament für ein Klassifikationsschema der Ca- und Ti-Isotope in präsolaren Silikaten und Oxiden, und könnten Hinweise für einen Zusammenhang zwischen den präsolaren Trägern dieser Elemente und den entsprechenden Isotopenzusammensetzungen Kalzium-Aluminium-reicher Einschlüsse (CAIs), den ersten Festkörperkondensaten im solaren Nebel, liefern. Geeignete Probengebiete werden mit Rasterelektronenmiskroskopie dokumentiert. Isotopen- und Spurenelement-Analysen präsolarer Körner werden mittels NanoSIMS ion imaging durchgeführt werden. Diese werden ergänzt durch RIMS (resonance ionization mass spectrometry) -Messungen der Eisen- und Spurenelement-Isotopenzusammensetzungen geeigneter Körner, sowie TEM (Transmissions-elektronenmikroskopie)-Untersuchungen ausgewählter präsolarer Silikate und Oxide, um deren Mineralogie und die Oxidationsstufe des Eisens zu untersuchen, und präzisen Sauerstoff-Isotopenmessungen des sternenstaubhaltigen Meteoritenmaterials, um dessen Alterationsgrad zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen