Hallo,
in Sternen werden ja die Elemente bis Eisen hergestellt.
Wenn dann aber der Stern als Supernova explodiert, weil kein Brennstoff mehr da ist, warum gehen bei solchen Energiemengen und Kräften, die die Supernova liefert, die entstandenen Elemente nicht wieder kaputt und zerfallen in kleinere Kerne?
Warum bleiben also Netto noch Stoffmengen von den vorherigen Elementen übrig?
Danke für die Antwort
Tim
Warum bleiben also Netto noch Stoffmengen von den vorherigen
Elementen übrig?
Weil sie ein Energieminimum bilden. Aus Eisen ist weder durch Fusion noch durch Fission Energie zu gewinnen.
Im Rahmen einer Supernova kann es natürlich passieren, daß auch Eisen zerlegt wird - schließlich werden dabei ja auch die schweren Elemente „erbrütet“, was auch eine Energiezunahme bedeutet - aber bei weitem nicht alles.
LG
Stuffi
Hallo Tim,
warum gehen […] die entstandenen
Elemente nicht wieder kaputt und zerfallen in kleinere Kerne?
die schwereren Kerne speichern die Energie.
Wenn es zuviel wird, zerfallen die Kerne auch schon mal, das nennt man dann Radioaktivität. Das kommt zwar auch bei leiten Kernen vor, aber ab einer gewissen Masse sind alle Kerne instabil.
Gandalf
hi Tim
gerade im bereich der kernspaltung gibt es immer wieder ein kleines missverständnis. in einem atomreaktor findet ja keine wirkliche kernspaltung statt - das wäre auch nur schwer kontrollierbar. statt dessen werden neutronen mit der richtigen geschwindigkeit auf uranatome geschossen. das uranatom absorbiert das neutron, wird dadurch sehr instabil und zerfällt wenig später in zwei teile, wobei wieder neutronen freigesetzt werden (ok, ist stark vereinfacht. die tatsächlichen zerfallsreihen müsste ich erst nachschlagen. aber das prinzip stimmt). die kunst ist es nun, die relativ schnellen neutronen durch einen moderator (graphit oder einfach wasser) auf die richtige geschwindigkeit abzubremsen.
ich bin nun kein experte für die zustände bei einer supernova. es ist für mich aber klar, dass für eine wirkliche kernspaltung, also das aktive zerteilen eines atomkerns in mehrere teile wirklich hohe energien notwendig sind. bei einer supernova wird zwar ordentlich energie freigesetzt, aber ob die einzelnen teilchen da wirklich schnell genug sind, dass sie andere atomkerne zertrümmern, weiss ich nicht. auf jeden fall sind die neutronen bei einer supernova schnell genug, dass sich von den atomkernen teilweise absorbiert werden. dabei entstehen dann eine reihe von isotopen. neutronen können sich im atomkern in protonen umwandeln, wodurch dann höhere elemente als eisen entstehen.
die neutronenmenge bei einer supernova ist enorm, die wahrscheinlichkeit, dass ein atomkern von mehreren neutronen nacheinander getroffen wird, ist also relativ hoch. auf diese weise wird dann eine entsprechend hohe menge an schweren elementen erbrütet. (wobei die anteil an materie im sonnensystem, die nicht wasserstoff oder helium ist an der gesammtmenge der materie ja eh recht gering ist).
lg
erwin
Moin Tim, moin Erwin,
gerade im bereich der kernspaltung gibt es immer wieder ein
(Kernreaktor einfach und prägnant)ich bin nun kein experte für die zustände bei einer supernova.
es ist für mich aber klar, dass für eine wirkliche
kernspaltung, also das aktive zerteilen eines atomkerns in
mehrere teile wirklich hohe energien notwendig sind. bei einer
Die Energien sind vorhanden. De facto hat man während einer SN-Explosion ein gewisses Gleichgewicht zwischen Fusion zu schwereren Elementen hin (die Temperaturen und Dichten sind ja noch hoch genug), gleichzeitig aber auch eine Elementfission. Diese Spaltung findet aber in einer SN weniger durch Neutronen statt als viel mehr durch die hochenergetische Strahlung, die die Kerne direkt zerlegt.
fall sind die neutronen bei einer supernova schnell genug,
Zahlreich genug ist das bessere Wort. Wenn sie zu schnell sind, werden sie den Kern, den sie treffen, zerlegen. Sie sind jedoch so zahlreich, daß sich schneller Neutronen an die Kerne anlagern als daß auch radioaktive Elemente kurzer Halbwertszeit zerfallen.
dabei entstehen dann eine reihe von isotopen. neutronen können
sich im atomkern in protonen umwandeln, wodurch dann höhere
elemente als eisen entstehen.
Genau. Diesen r-Prozeß (r wie rapid=schnell) findet man nur in SN und ist die einzige Möglichkeit im Universum, Elemente schwerer als Eisen herzustellen.
die neutronenmenge bei einer supernova ist enorm, die
wahrscheinlichkeit, dass ein atomkern von mehreren neutronen
nacheinander getroffen wird, ist also relativ hoch. auf diese
weise wird dann eine entsprechend hohe menge an schweren
elementen erbrütet. (wobei die anteil an materie im
Genau.
sonnensystem, die nicht wasserstoff oder helium ist an der
gesammtmenge der materie ja eh recht gering ist).
Nicht nur im SoSy. Im gesamten Universum. Der Anteil der Metalle (=alles schwerer als Helium im Astronomen-Jargon) beträgt im Universum 1…3 Massenprozent.
Beste Grüße,
Ingo
Hallo,
also wie Atomkerne wieder zerlegt werden können ist mir klar.
Entweder durch Neutronenaufnahme oder hochenergetische Strahlung.
Ich hatte jetzt aber mir den Fall ausgedacht, dass wenn die Elemente bei der Supernova aufeinander rasen, weil ja kein Druck durch Temperatur im Innern mehr da ist, dann werden doch die Elemente bis Eisen sehr schnell, prallen aufeinander. Wenn die Kerne schnell genug sind, dann müssten doch auch so ein Zusammenstoß die Kerne zerlegen können, oder?
Wenn dann trotzdem nach so einer Supernova noch Elemente bis Eisen übrig bleiben, dann kann ich mir das nur so erklären, dass genug Elemente sich rechzeitig vom Stern entfernt haben, sei es durch den Einfluss anderer Sterne(Gravitation) oder durch kleine Explosionen, die aber nur so heftig war, dass die Kerne ganz geblieben sind, bei denen schon vorher Elemente ins Universum geblasen worden sind.
Stimmt das?
hi tim
die echten astrophysiker mögen mich korrigieren, aber:
soweit ich weiss, wird zieht sich bei einer supernova der kern der sonne sehr schnell zusammen. dabei wird extrem viel energie (auch in form von neutronenstrahlung) frei. dieser energieausbruch sprengt quasi die aussenhülle des sterns ab. kernfusion findet normalerweise im kern des sterns statt, d.h. dort wird auch der grossteil der schweren elemente sein. die hülle wird eher aus den leichteren elementen bestehen. ich denke also mal, dass der druck, der durch die supernova auf die aussenhülle erzeugt wird, um einiges höher ist als der „normale“ druck, der sich aufgrund der gravitation des sterns ergibt.
es wird durchaus so sein, dass immer wieder schwere elemente mit einer derartigen energie zusammenprallen, dass die kerne zerbrechen und leichtere elemente daraus entstehen. es behauptet ja auch keiner, dass die gesammte materie in der hülle mit einem schlag zu uran wird. aber irgendwann haben sich die fetzen der hülle soweit vom kern des stern entfern und damit auch so abgekühlt, dass derart heftige zusammenstösse um einiges seltener werden als die absorbtion von neutronen aus der immer noch sehr hohen neutronenstrahlung (nach einer supernova bleibt entweder ein neutronenstern oder ein schwarzes loch übrig). und in dieser phase werden dann die schweren elemente gebrütet. dass der vorgang möglicherweise nicht sehr effizient ist, also nur wenige prozent bis promille der materie in schwere elemente umgewandelt wird, ist dabei nicht so wichtig - immerhin hat die hülle eines sterns immer noch mehr masse als der rest der materie in unserem sonnensystem.
wiederum nicht vergessen: von eisen zu uran zu kommen ist zwar nicht leicht, verglichen mit der gesammtmasse der erde sind elemente, die schwerer als eisen sind, aber auch extrem selten. wäre das erbrüten von schweren elementen so einfach, müssten schwere elemente weitaus häufiger auf der erde zu finden sein.
ach ja, mir ist klar, dass es mehrere möglichkeiten gibt, aus leichten kernen schwere zu machen - nicht nur neutronenstrahlung. ich ziehe die neutronenstrahlung halt gerne heran, da sie am leichtesten nachzuvollziehen ist.
lg
erwin