Woher kommt das Gold und Silber auf der Erde und auch die ganzen anderen "schweren" Elemente?

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6 Antworten

Hallo ManfredFS, 

 dass die schweren Elemente durch die Explosion einer Supernova entstehen

Fast richtig: Die Supernova ist die Explosion eines Sterns. 

Und ja, richtig: Alle Elemente, die schwerer sind als Eisen, entstehen nur in solchen Supernova-Explosionen. Die Kernfusion, die im Innern der Sterne abläuft, liefert nur bis zum Eisen Energie. Darüber hinaus würde sie sogar Energie verbrauchen. Elemente jenseits des Eisens können deshalb nicht durch Kernfusion entstehen - sehr wohl aber bei den gewaltigen Energiemengen, die kurzzeitig bei einer Supernova frei werden. 

Allerdings wird auch davon ausgegangen, das unsere Erde und die Planeten zusammen mit der Sonne aus einem Gasnebel entstanden.

Richtig. Wir können mit dem Hubble-Teleskop heute viele solcher Nebel beobachten, in denen diese Sternentstehung im Gange ist. Und das in verschiedenen Stadien der Entwicklung.

Dazu kommt, ein Stern der dreimal mehr Masse hat als die Sonne wird zu einem schwarzen Loch.

Nein. Du vergisst hier, dass ein Stern bei einer Supernova seine äußeren Hüllen absprengt. Nur der Kernbereich des ursprünglichen Sterns kollabiert. Und der hat natürlich nur deutlich weniger Masse zu bieten als der ursprüngliche Stern. 

Es muss also der Kern des ursprünglichen Sterns den entsprechenden Grenzwert überschreiten - und dafür muss der ursprüngliche Stern ganz erheblich mehr "auf den Hüften haben" als nur 3 Sonnenmassen. 

Kleine Sterne "Leben" allerdings Milliarden von Jahre. Das Universum ist nicht unendlich alt und was hinzukommt, alles dehnt sich aus. Da stellt sich mich die Frage, unsere Sonne ist vor sagen wir 5 Milliarden Jahre entstanden. Das Universum ist rund 15 Milliarden Jahre alt. Wann die ersten Sterne entstanden sind, weiss man nicht genau, aber vom Zeitfenster gab es also max. 2 bis 3 Generationen an Sternen wie die Sonne, wenn überhaupt.

Kleine Sterne zerreißt es aber auch nicht in einer Supernova. Das betrifft erst die massereicheren. Die Sonne wird zum Beispiel nach ihrer Zeit als Roter Riese recht unspektakulär in sich zusammenfallen. 

Die Lebensdauer eines Sterns sinkt aber drastisch mit seiner Masse, weil die Effizienz der Fusionsprozesse sehr empfindlich von der Temperatur im Kern des Sterns abhängt. Ein massereicher Stern hat also zwar mehr "Brennstoff", aber er verbraucht ihn dermaßen viel schneller, dass er im Endeffekt um Größenordnungen kürzer lebt. Je nach Masse kann diese Lebenserwartung unter die Grenze der Milliarde Jahre fallen. 

Richtig ist aber, dass Schätzungen die Sonne in die dritte Sternengeneration legen, allerhöchstens die vierte. 

Und die ältesten Sonnen sind auch am weitesten weg von uns und vom "Mittelpunkt".

Vorsicht: Das klingt nach einem falschen Verständnis vom Urknall und der Entwicklung des Universums. Der Urknall findet nicht an einem bestimmten Punkt im Raum statt - es gibt keinen Mittelpunkt. Das ganz junge Universum ist gleichmäßig mit Strahlung ausgefüllt und beginnt dann sich auszudehnen. Dabei kühlt es ab - und die Materie friert aus: ebenfalls überall im Universum. Strukturen bilden sich also von Anfang an überall im Universum. Entsprechend bildet sich die erste Sternengeneration auch überall im Universum. 

Dass wir diese ältesten Sterne heute nur noch in Galaxien beobachten, die extrem weit entfernt sind, liegt an der Zeit, die das Licht von ihnen zu uns unterwegs war. Inzwischen haben sich aber auch die Sterne in diesen entferntesten Galaxien weiterentwickelt - nur das sehen wir halt nicht; bei uns kommt gerade erst das Licht der ältesten Generation an.

Selbstverständlich aber gab es eben auch in der Michstraße eine erste Sterngeneration, die längst erloschen ist - bzw. in Supernova explodiert ist. Tatsächlich haben die ältesten Sterne auch eine geringere "Metallizität", was wieder die Entstehung dieser Elemente in Supernovae stützt.

Die Überreste des explodierenden Sternes haben sich aber ausgedehnt und dadurch verdünnt. Die "Fliehkraft" ist aktuell größer als die Schwerkraft so dass sich das Universum weiter ausdehnt. Wie wahrscheinlich ist es also, dass aus der explodierenden Masse eines Sternes ein Sonnensystem wie die Erde entsteht 

Vorsicht. Die Supernova passiert ja nicht mitten im nirgendwo, sondern irgendwo in der Umgebung der Galaxie. 

Ja, richtig: die Gase bläst es von der Supernova weg und das führt zu einer Verdünnung, weil sich das Gas auf einen immer größer werdene Kugelfläche verteilt. 

Zur Sternentstehung kommt es aber genau dann, wenn eine solche Druckwelle(!) auf eine interstellare Wasserstoffwolke trifft. Dann kommt es durch die Druckwelle in dieser interstellaren Wolke nämlich zur Kompression des Wasserstoffgases. Und dabei eben auch zur Durchmischung des Gases der Druckwelle mit dem Wasserstoff. 

Sehr wahrscheinlich ist die Sonne genau so zu ihren schweren Elementen gekommen; es ist nicht ganz geklärt, ob es eine einzelne nahe Supernova war oder mehrere weiter entfernte: Aber genau solche Ereignisse führen zum Kollaps interstellarer Gaswolken.

wenn das Material bei der Entstehung also schon alle Elemente enthalten hat, wieso finden wir davon nichts in der Sonne und wieso gibt es Gasplaneten wie Jupiter, die anscheinend kaum schwere Elemente enthalten?

Weil es im Sonnensystem nicht gleichmäßig verteilt bleibt. Zum Beispiel hat das Zünden der Wasserstofffusion in der jungen Sonne den Effekt, die Akkretionsscheibe um sie zu zerstören, was die Entstehung der Planeten beeinflusst. Leichte Planeten wie die Erde können Gase wie Wasserstoff oder Helium ohnehin nicht an sich binden und verlieren es. 

Und wenn Du es ausführlicher brauchst: Hier ein Vortrag von Harald Lesch zum Thema... in 3 Teilen: 

Viel Spaß beim Gucken!

Grüße

Mit den Fragen habe ich mich auch länger beschäftigt, weil sie mich verwirrt haben.

Ein paar Stichpunkte zu möglichen Denkfehlern:

- der explodierte Stern muss nicht viel größer gewesen sein als die Sonne. Die Sonne enthält 99.86% der Gesamtmasse des Sonnensystems. Die restlichen 0,14% verteilen sich auf die Planeten, Monde, Staub, Asteroiden und Kometen.

- der bislang größte bekannte Stern im Universum UY Scuti hat den 1708-fachen Durchmesser unserer Sonne. So schnell kann also kein schwarzes Loch entstehen.

- bei der Verteilung der Elemente im Sonnensystem gabs mehrere Vorgänge, die teils entgegengesetzte Effekte bewirken, weshalb die Element insgesamt gut durchmischt sind und praltisch überall vorkommen. Solche Vorgänge wären z.B, Gravitation, Fliehkraft, Explosionsdruck (beim Zünden der Sonne). Welche Rolle dunkle Matrie oder dunkle Energie gespielt haben, weiß man überhaupt nicht.

- Die Fliehkräfte innerhalb des Sonnensytems und die Ausdehnung des Universums sind völlig unterschiedliche Vorgänge, die nicht miteinander zu tun haben.

- Es fand eine teilweise Entmischung statt, bei der die schweren Elemente zum Zentrum hin konzentriert wurden. Nur ein Element als Beispiel für die Entmischung: Im Zentrum konzentriert sich das schwere Gold so stark, dass es davon reichlich gibt. Der Goldgehalt der Sonne würde z.B. ausreichen, um die gesamte Erde mit einer 100m dicken Goldschicht zu überziehen. Da die Entmischung aber nur teilweise erfolgte, blieb für die Erde auch noch Gold, Silber oder Uran übrig, wenn auch nicht viel.

- Was sich im Kern der Gasriesen wie Jupiter befindet, weiß man nicht. Denkbar ist allerdings, dass sich auch dort im Zentrum schwere Elemente befinden, einschließlich Gold und Silber. Aufgrund der großen Entfernung zum Zentrum des Sonnensystems wird allerdings vermutet, dass es nicht wirklich viel von den schweren Elementen gibt.            



Also das Universum ist vor ungefähr 13,8 Milliarden Jahren entstanden. Der altbekannte Urknall hat es "erschaffen" und seid dem dehnt es sich aus. Diese Ausdehnung hat allerdings nichts mit der Flieh- oder Zentrifugalkraft zu tun. Wenn du etwas an einer schnur befestigst und es um den Mittelpunkt drehen lässt wird das angebundene Objekt nach aussehn gezogen. Das ist die Zentrifugalkraft. Das bedeutet das Universum müsste sich unheimlich schnell um sich selbst drehen damit die Zentrifugalkraft stärker als so ziemlich die Mächtigste Grundkraft ist. Und das Universum dehnt sich immer schnell aus. Das bedeutet irgendwas musste immer mehr Energie in die Rotation reinstecken. Nein mit der Zentrifugalkraft hat die Ausdehnung nichts zu tun.

Jetzt zu den Sternen. Du sagtest das es 2 bis 3 Sterngenerationen bisher nur geben kann. Das ist falsch. Es gibt kleine Rote Zwerge die mehrere Milliarden oder Zehn Milliarden Jahre alt werden, dann gibt es noch Weiße Zwerge die mehrere Hundert Milliarden Jahre alt werden können. Dann gibt es noch Rote Riesen die nur wenige Milliarden Jahre alt werden. Und dann gibt es noch Übergroße Rote Riesen. Diese Leben vielleicht nur ein paar Hundert Millionen Jahre.
Wie lange ein Stern lebt hängt davon ab wie schnell er seine Energie los wird. Rote Riesen "verbrennen" extrem viel masse auf einmal und werden sehr schnell instabil. Sie werden nicht besonders alt. Klar gibt es auch ausnahmen aber soweit ich weiß ist das so. 

Bei einer Supernova entstehen auf einen schlag Billionen Tonnen neuer Edler Elemente wie gold oder Silber. Und diese Elemente werden wohl mit mehreren Prozent der Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen geschleudert. Und du musst bedenken wie viele Sterne es gibt. Jede Sekunde explodieren mehrere in einer Supernova und das war vor 10 Milliarden Jahren nicht anders. Damals explodierten vielleicht mehrere tausend pro Sekunde. Das universum war viel kleiner und die ganzen Elemente haben sich verbreitet. So kamen die ganzen Elemente da hin wo sie jetzt sind. 

Dann meintest du noch das sich dass Universum ja ausdehne, und ja das tut es, allerdings betrifft das im moment nur sehr große Strukturen wie Galaxien und Galaxien haufen. Zur zeit der Entstehung des Sonnensystems war das nicht anders. In einer Galaxie ist die Gravitation noch stark genug um alles zusammen zu halten.

Du hast einfach nur einen Denkfehler

ManfredFS 01.07.2017, 21:42

Danke für die Ausführungen. Ich habe "Fliehkraft" absichtlich in Anführungszeichen gesetzt. Aber ansonsten sehr interessante Aspekte zum Nachdenken. 

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Hallo! Zumindest was Gold betrifft habe ich mich mal intensiv mit dem Thema befasst - ist hochinteressant.

Es entstehen bei den nuklearen Fusionsprozessen im Innern von Sternen immer schwerere Elemente aber mit Eisen hört das Spiel auf.

 Für Gold braucht es einfach mehr Energie. Diese ist z. B. gegeben wenn Neutronensterne zusammenstoßen.

 Es können dann unglaubliche Mengen von Gold entstehen und sich in der Weite des Raums verteilen.

Alles Gute.

Hallo Manfred,

der Schlüssel zum Verständnis deiner eigentlichen Frage ist ein Vorgang, der in der Astrophysik als kosmischer Materiekreislauf bezeichnet wird. 

Grundsätzlich verändert sich die chemische Zusammensetzung unseres Universums dahingehend, dass die Anteile von Wasserstoff und Helium prozentual weiter abnehmen und der Anteil an "schweren Elementen" größer wird. Das ist durch die stellare Fusion bedingt, bei der Sterne durch thermonukleare Verschmelzung von Atomkernen neue Elemente produzieren. 

Im Laufe von einigen Milliarden Jahren, werden diese neu entstandenen Elemente dann in interstellare Gaswolken eingeschleust, aus denen Sterne wie die Sonne und ggf. Planeten hervorgehen. Wenn du dich detailliert dafür interessierst, kannst du dir auch gerne ein Video von mir dazu angucken:

Lg Nikolai

Mir wurde erzählt, das seien Schätze, die von außerirdischen Lebewesen in grauer Vorzeit hier vergraben wurden.

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