Botschafter aus dem Zentrum der Sonne

D.Die Sonne, die sich jeden Tag, wenn sich unser Heimatstern über unser Firmament bewegt, ihre Kraft aus der Tiefe bezieht. Nur im Zentrum der Sterne sind Druck und Temperatur hoch genug, um das Sonnenfeuer über Kernfusionsprozesse in Gang zu setzen. Unser Zentralstern verwendet dieselbe Energiequelle wie die meisten anderen Sterne und verbrennt hauptsächlich Wasserstoff zu Helium.

Dies kann jedoch auf verschiedene Arten erfolgen. Einerseits verschmelzen Protonen, dh leichte Wasserstoffkerne, unter anderem direkt miteinander Neutrinos veröffentlicht werden. Auf diese Weise baut sich das Helium, das aus vier Kernkomponenten besteht, allmählich auf. Diese sogenannte Proton-Proton-Reaktion ist der dominierende Energieversorger in helleren Sternen wie unserer Sonne.

Es gibt auch den sogenannten CNO-Zyklus, der nach den Elementsymbolen der beteiligten Substanzen benannt ist und nach seinen Entdeckern oft auch als Bethe-Weizsäcker-Zyklus bezeichnet wird. Hans Bethe und Carl Friedrich von Weizsäcker haben diese katalytische Kernreaktion um 1938 unabhängig voneinander beschrieben. Dabei wird ein Kohlenstoffkern durch wiederholtes Einfangen eines Protons in schwerere Kerne umgewandelt, darunter verschiedene Isotope von Stickstoff und Sauerstoff. Das Einfangen des vierten Protons führt schließlich zum Ausstoß eines Heliumkerns, wodurch der ursprüngliche Kohlenstoffkern wieder erzeugt wird.

Während der Bethe-Weizsäcker-Zyklus die Hauptenergiequelle für schwere Sterne ist, trägt er nur rund ein Prozent zur Energieerzeugung in der Sonne bei. Der internationalen Borexino-Zusammenarbeit ist es nun gelungen, diese Reaktion direkt zu beweisen und die theoretischen Vorhersagen im Rahmen der – nicht sehr kleinen – Fehlerbalken zu bestätigen. Im Journal „Natur“ Die Forscher beschreiben, dass sie den einzig möglichen Zugang zum Sonnenzentrum genutzt haben: Sie analysierten die Neutrinos, die bei dieser Reaktion freigesetzt werden und sich durch ihre Energiesignatur offenbaren. Neutrinos sind extrem flüchtig und das durchdringendste aller bekannten Partikel. Sie durchqueren mühelos die Erde und die Sonne. Nur sehr selten reagiert ein Neutrino mit einem Materieteilchen. Dies bedeutet, dass diese fast lichtechten Partikel auch einen direkten Blick in das Zentrum der Sonne ermöglichen, von wo aus sie wenige Minuten nach ihrer Erzeugung auf die Erde gelangen. Andererseits dauert es Tausende von Jahren, bis die beim Schmelzen freigesetzte Wärme durch Strahlung und Konvektion nach außen gelangt.