Schwer erkennbarer Stern entstand knapp nach dem Urknall

Astronomen haben einen der ältesten Sterne des Universums gefunden, ein Objekt das fast ausschließlich aus Materialien besteht, die vom Urknall raus geschleudert wurden.

Die Entdeckung dieses etwa 13,5 Milliarden Jahre alten winzigen Sterns bedeutet, dass vermutlich mehr Sterne mit sehr geringer Masse und sehr niedrigem Metallgehalt da draußen sind – vielleicht sogar einige der ersten Sterne des Universums.

Der Stern ist ungewöhnlich, weil er im Gegensatz zu anderen Sternen mit sehr geringem Metallgehalt Teil der „dünnen Scheibe“ ist, jenes Teils der Milchstraße, in welcher sich unsere eigene Sonne befindet. Und weil dieser Stern so alt ist, wäre es nach Meinung der Forscher möglich, dass unsere galaktische Nachbarschaft mindestens drei Milliarden Jahre älter ist als bisher angenommen wurde. Die Ergebnisse wurden im The Astrophysical Journal veröffentlicht.

„Dieser Stern ist vielleicht einer von zehn Millionen“, sagte der Hauptautor des Artikels Kevin Schlaufman, Professor an der Johns Hopkines Universität für Physik und Astronomie. „Es sagt uns etwas sehr Wichtiges über die ersten Stern-Generationen.“

Die ersten Sterne im Universum nach dem Urknall bestanden ausschließlich aus den Elementen Wasserstoff, Helium und geringen Mengen Lithium. Diese Sterne erzeugten dann in ihren Kernen Elemente die schwerer waren als Helium, die sie dann, wenn sie als Supernovae explodierten, im Universum verstreuten.

Die nächste Generation von Sternen bildete sich aus den Materiewolken, die mit diesen Metallen durchsetzt waren. Der Metallgehalt oder die Metallizität der Sterne im Universum nahm mit dem wachsenden Zyklus von Sternentstehung und Sterntod zu.

Die extrem niedrige Metallizität des neu entdeckten Sterns deutet darauf hin, dass er in seinem kosmischen Familienstammbaum nur eine Generation vom Urknall entfernt sein könnte. Tatsächlich ist er der neue Rekordhalter unter den Sternen mit der geringsten Anzahl an schweren Elementen, er hat ungefähr den gleichen Menge an schweren Elementen wie der Planet Merkur. Im Gegensatz dazu ist unsere Sonne tausende von Generationen vom Urknall entfernt. Sie hat einen Anteil an schweren Elementen die 14 Jupitermassen entspricht.

Astronomen haben rund 30 uralte „ultra-metallarme“ Sterne mit der ungefähren Masse der Sonne gefunden. Jener Stern, den Schlaufman und sein Team fanden, hat jedoch nur 14 Prozent Sonnenmasse.

Der Stern ist Teil eines Doppelsystems, das einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreist. Das Team fand den kleinen, fast unsichtbar schwachen „sekundären“ Stern, nachdem eine andere Gruppe von Astronomen den viel helleren Hauptstern entdeckt hatte. Dieses Team maß die Zusammensetzung des Hauptsterns, indem es ein hochaufgelöstes optisches Spektrum seines Lichts untersuchte. Durch das Vorhandensein oder Fehlen dunkler Linien im Spektrum eines Sterns können die darin enthaltenen Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Eisen usw. identifiziert werden. In diesem Fall hatte der Stern eine extrem niedrige Metallizität. Ferner stellten die Astronomen auch ein ungewöhnliches Verhalten des Sternsystems fest, das die Anwesenheit eines Neutronensterns oder eines Schwarzen Lochs implizierte. Schlaufman und sein Team waren nicht dieser Meinung, und entdeckten dann den viel kleineren Begleitstern des sichtbaren Sterns.

Die Existenz des kleinen Begleitsterns erwies sich als große Entdeckung. Schlaufmans Team konnte seine Masse ableiten, indem es das leichte „Wackeln“ des Hauptsterns untersuchte, als die Schwerkraft des kleinen Sterns daran zerrte.

Noch in den späten 1990er Jahren glaubten die Forscher, dass sich in den ersten Stadien des Universums nur massive Sterne gebildet haben und dass sie niemals beobachtet werden könnten, weil sie ihren Brennstoff schnell verbrauchten und daher bald starben.

Als die astronomischen Simulationen immer ausgefeilter wurden, bemerkten die Forscher, dass in bestimmten Situationen ein Stern aus dieser Zeitperiode mit besonders geringer Masse noch existieren könnte, sogar mehr als 13 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Im Gegensatz zu massereichen Sternen können an Masse arme Sterne sehr lange leben. Man nimmt an, dass rote Zwergsterne mit einem Bruchteil der Sonnenmasse Billionen Jahre überleben können.

Die Entdeckung dieses neuen ultrametallarmen Sterns mit der Bezeichnung 2MASS J18082002-5104378 B eröffnet die Möglichkeit, auch uralte Sterne zu beobachten.

„Wenn unsere Schlussfolgerung korrekt ist, können auch an Masse arme Sterne existieren, deren Zusammensetzung ausschließlich aus dem Urknall resultiert“, sagte Schlaufman. „Auch wenn wir in unserer Galaxie noch kein solches Objekt gefunden haben, könnte es existieren.“

6. November 2018/SP
Verein Kuffner-Sternwarte