Paul M. Sutter in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff
In dieser Serie erkunden wir die sonderbare, doch auch wunderbare Welt der astronomischen Fachsprache! Das Thema heute: r-Prozeß!
Wie erzeugt man schwere Elemente? Einige können tief im Inneren eines Sterns geschmiedet werden, wo gewaltige Drücke und Temperaturen ausreichen, Elemente zu verschmelzen. Genau in diesem Moment wandelt die Sonne Wasserstoff in Helium um. Gegen Ende ihres Lebens wird sie Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff umwandeln. Noch schwerere Sterne können Silizium, Magnesium und Eisen schmieden.
Durch diesen Prozeß haben die Sterne in unserem Universum den ursprünglichen Wasserstoff und das Helium aus dem Urknall in weitere Elemente umgewandelt. Aber Sterne selbst können Elemente jenseits von Eisen nicht fusionieren, da dieser Fusionsprozeß mehr Energie verbraucht als das er freisetzt.
Um Elemente schwerer als Eisen zu erzeugen, benötigt man einige wichtige Zutaten. Zuerst ist eine Menge Saatgut, also eine große Zahl an herumschwirrenden Atomkernen nötig, die bereit sind, schwer zu werden. Zweitens benötigt man eine ganze Menge Neutronen. Drittens ist weit mehr Energie als eigentlich nachvollziehbar notwendig.
Dies sind die Zutaten hinter dem r-Prozeß, eine Abkürzung für „schneller Neutroneneinfangprozeß“. Er tritt in extremen Umgebungen auf. Auf der Erde kann er kurzzeitig während einer Atombombenexplosion stattfinden. Im Weltraum kommt er vor, wenn Sterne eine Supernova durchlaufen oder wenn Neutronensterne kollidieren.
Während des r-Prozesses werden die Ausgangsatome ununterbrochen mit Neutronen beschossen. Die Neutronen schlagen in so schneller Abfolge in den Kern ein, daß sie schwerere Elemente aufbauen können, bevor diese durch den natürlichen radioaktiven Zerfall wieder in leichtere Elemente zerfallen. Durch diesen Prozeß kann ein Großteil des Periodensystems in kürzester Zeit aufgefüllt werden. Der ursprüngliche Neutronenansturm ist in einem Sekundenbruchteil aus und vorbei. Danach zerfallen alle radioaktiven Elemente während ungefähr der folgenden Woche in stabilere Isotope.
Der r-Prozeß findet während Supernovae vom Typ II (Kernkollaps-Supernovae) statt, aber der größte Teil an schweren Elementen im Universum kommt von Neutronensternkollisionen. Auch wenn nicht so energiereich wie eine Supernova, sind verdammt viele Neutronen im Spiel und alle Bedingungen für den r-Prozeß sind gerade richtig.
