Forscher finden das Element aus unseren Zähnen in ferner Galaxie

phi

5.11.2021

Eine künstlerische Darstellung der Galaxie NGP-190387 aus einer Zeit, in der das Universum 90 Prozent kleiner war.
Bild: ESO/M. Kornmesser

Wie Fluor in unser Universum gekommen ist, war bisher nicht klar. Nun hat ein Blick in die «Kinderstube» unseres Universums verraten, woher der Stoff kommt, aus dem unsere Zähne und Knochen sind.

phi

5.11.2021

Die Bestandteile, aus denen das Sonnensystem, die Erde und wir bestehen, sind in den Kernen von Sternen entstanden, die sie dann wiederum bei Explosionen im All verteilt haben.

Das gilt zwar auch für Fluor, doch weil dieses Element so reaktiv ist, verbindet es sich in stellaren Kernfusionen mit anderen Elementen, sodass der Stoff in unserem Sonnensystem extrem rar ist. Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Silikon gibt es Hunderte oder Tausende Mal häufiger.

«Jeder kennt Fluor, weil die Zahnpasta, die wir täglich nutzen, es in der Form von Fluoriden enthält», erklärt Maximilien Franco von der University of Hertfordshire. «Aber wir haben nicht gewusst, welcher Typ von Sternen das Gros des Fluors im Universum produziert.» Im Menschen finden sich Fluoride neben den Zähnen auch in den Knochen wieder.

Dier Kindertage unseres Universums

Der Astrophysiker Franco und seine Kollegen glauben nun in Grossbritannien die Antwort auf diese Frage gefunden haben: Das Team hat die Quelle in einer Galaxie ausgemacht, dessen Licht über zwölf Milliarden Jahre gebraucht hat, um die Erde zu erreichen.

Schnell leben, schnell sterben: Die Aufnahme eines Wolf-Rayet-Sterns namens WR 124 vom Hubble-Teleskop.
Bild: Judy Schmidt

Was die Forscher durch das Alma-Teleskop in den chilenischen Anden erspäht haben, ist ein Bild aus einer Zeit, in der das Universum erst 1,4 Milliarden Jahre alt war und nur 10 Prozent seiner jetzigen Grösse hatte. In den Gaswolken der Galaxie NGP-190387 konnten sie Hydrogenfluorid nachweisen, wie die in «Nature» veröffentlichte Studie belegt.

Franco und seine Mitstreiter bestätigen damit die These, dass Fluor in einer Sonderklasse von Sternen entstanden ist, die Wolf-Rayet-Sterne heissen. Sie existieren in kosmologischen Verhältnissen nur für Sekunden, haben bis zu 256-mal die Masse der Sonne und sind mit einer Oberflächentemperatur von 30'000 bis 120'000 Grad extrem heiss. Nur einer von 100 Millionen Sternen zählt zu dieser Kategorie.

Zahn vom anderen Stern

Wenn sie nach kurzer Zeit zerplatzen, stossen sie durch Sternenwinde das Fluor schneller aus, als es mit anderen Elementen reagieren kann. «Wir haben gezeigt, dass Wolf-Rayet-Sterne, die zu den massivsten bekannten Sternen zählen und gewaltig explodieren können, wenn sie ihr Lebensende erreichen, uns in gewisser Weise helfen, unsere Zähne zu erhalten», scherzt Franco.

Zahnpasta-Werbung 1946: Unser Körper enthält zwei bis fünf Gramm Fluor, das auf der Erde als Fluorid gebunden vorkommt. 
Gemeinfrei

Bisher ist Fluor nur in der Milchstrasse und benachbarten Galaxien in strahlungsreichen Quasaren beobachtet worden, doch nun steht fest, dass sich das Element schon nach der Geburt des Universums ausgebreitet hat. «Diese Galaxie hat nur [höchstens] Hunderte Millionen von Jahren gebraucht, um Fluor-Level zu erreichen, die mit denen in Sternen der Milchstrasse vergleichbar ist, die 13,5 Milliarden Jahre alt ist», erläutert Francos Kollege Chiaki Kobayashi.

Die Forscher wollen die Galaxie NGP-190387 in einigen Jahren noch genauer unter die Lupe nehmen, wenn das Extremely Large Telescope der European Space Agency in Chile fertiggestellt sein wird.