Warum sich Sternengeschwister so ähneln

Junge Sterne in einem offenen Sternenhaufen (Hubble Heritage Team, AURA / STScI / NASA)

Ein Stern entsteht aus riesigen Molekülwolken und hat in der Regel viele Geschwister – Sterne, die sich gleichzeitig mit ihm aus derselben Gaswolke gebildet haben. Solche Verwandten erkennen Forscher daran, dass sie über einen ähnlichen chemischen Aufbau verfügen. Warum das so ist, war ihnen jedoch bislang ein Rätsel. Denn interstellares Gas ist alles andere als gleichmäßig aufgebaut. In den aus dem Gas hervorgegangenen Sternen aber sind die Elemente homogen verteilt. Die Erklärung liefern nun aufwendige Simulationen: Bei der Sternengeburt findet offensichtlich eine chemische Durchmischung statt.

Sternenhaufen gelten als die Kinderstuben des Universums. In riesigen Molekülwolken aus Gas und Staub entstehen in diesen sogenannten Clustern regelmäßig neue Sterne. Bei ihrer Geburt geht es turbulent zu: Die Gravitation sorgt dafür, dass sich die Kerne von Molekülwolken zusammenziehen und anfangen sich zu drehen. Dabei kollabieren sie unter ihrer eigenen Schwerkraft zu immer dichter werdenden Gebilden. Aus diesem Kollaps geht schließlich ein "Babystern" hervor. Experten sprechen von einem Protostern – ein Stern, der im weiteren Verlauf seiner Entwicklung noch weiter an Masse gewinnt. Bei diesen Prozessen werden die in den Wolken vorhandenen chemischen Elemente offensichtlich ziemlich stark durcheinander gewirbelt. Und genau das scheint der Grund dafür zu sein, dass sich Sternengeschwister so sehr gleichen.

Zu diesem Schluss kommen die Astrophysiker Mark Krumholz und Yi Feng von der University of California in Santa Cruz. Mithilfe von aufwendigen Simulationen ist es dem Forscherteam gelungen zu begründen, warum Sterne, die in demselben Sternencluster entstanden sind, eine erstaunlich ähnliche chemische Zusammensetzung haben. Bisher konnten sich Astronomen diese Homogenität nicht erklären. Sie verwunderte sie sogar: Das interstellare Gas, aus dem sich die Sterne bilden, ist nämlich nicht gleichmäßig aufgebaut – stattdessen sind die chemischen Elemente in dem Gas an verschiedenen Stellen ganz unterschiedlich hoch konzentriert.

Mixing-Effekte kreieren Homogenität

Des Rätsels Lösung lieferte eine Reihe von Simulationen, die die Wissenschaftler mit einem Supercomputer namens Hyades durchführten. Unter anderem betrachteten sie dabei Einflüsse von Hydrodynamik, Gravitation sowie von Aufheizungs- und Abkühlungsprozessen. Das Ergebnis: Während der Sternenentstehung sorgen Durchmischungseffekte für eine gleichmäßige Verteilung der Elemente – ähnlich wie die Verwirbelungen, die entstehen, wenn man Milch in Kaffee rührt. Dadurch sind die Elemente dort, wo sich eine Sternengeburt vollzieht, mindestens fünfmal gleichmäßiger verteilt als in dem umliegenden Gas. „Damit lässt sich die chemische Homogenität der Sterne erklären", schreiben die beiden Forscher. Außerdem deute das Modell darauf hin, dass diese Vermischung schon in den sehr frühen Stadien der Sternenentstehung stattfinde.

Die chemische Komposition von Sternen verrät viel über ihre Herkunft. Die chemischen Fingerabdrücke von Sternengeschwistern gleichen sich und sind doch einzigartig – für die Region, in der die Sterne geboren wurden. Mit diesem Wissen können Forscher Sternencluster rekonstruieren, deren Sterne sich längst voneinander losgelöst haben und weit über die Galaxie verteilt sind. Durch chemisches Tagging lässt sich etwa auch die Geschichte der Milchstraße nachvollziehen oder nach potentiellen Geschwistern unserer Sonne suchen. Doch wie kann man überhaupt bestimmen, aus welchen Elementen ein Stern besteht? Das offenbart ein Blick in sein Lichtspektrum. Denn verschiedene Elemente strahlen verschiedene Wellenlängen aus. Auf diese Weise haben Wissenschaftler erst vor wenigen Monaten erstmals einen potenziellen Geschwisterstern der Sonne ausfindig gemacht: Er heißt HD 162826 und liegt 110 Lichtjahre entfernt im Sternbild Herkules .

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Richard Dawkins ist ein leidenschaftlicher Verfechter der Wissenschaft, der sich selbst als "militanten Atheisten" bezeichnet. In seiner Autobiografie lässt er sein Leben Revue passieren - geistreich und kurzweilig, aber bisweilen auch ausschweifend und redundant.

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