Erster Blick auf Sternen-Ahnen - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Erster Blick auf Sternen-Ahnen

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Diese künstlerische Darstellung zeigt die Galaxie CR7 (ESO/ M. Kornmesser)
Sie standen am Anfang von allem: Die ersten Sterne im Universum brachten nicht nur Licht in den Kosmos, sie schufen auch fast alle Elemente, die es heute gibt. Schon seit Jahren versuchen Astronomen, einen Blick auf diese sogenannten Population III –Sterne zu erhaschen – jetzt endlich könnte es gelungen sein. Mit Hilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Forscher im Herzen einer weit entfernten Galaxie eine Lichtsignatur entdeckt, die für diese erste Sternengeneration typisch ist.

„Wir sind Sternenstaub“ – dieser Satz ist mehr als nur Poesie. Denn ein Großteil der Elemente in unserem Körper wurde einst tatsächlich im Inneren von Sternen gebildet. Erst die Kernfusion produzierte aus Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium – den einzigen nach dem Urknall existierenden Elementen – auch die restlichen Vertreter des Periodensystems. Eine Schlüsselrolle dafür spielten nach gängiger Theorie die sogenannten Population III-Sterne – die erste Sternengeneration nach dem Urknall. „Dies waren die Sterne, die die ersten schweren Atome bildeten und damit letztlich auch unsere Existenz ermöglichten“, erklärt Studienleiter David Sobral von der Universität von Lissabon. Wie man heute weiß, waren die Population III-Sterne  echte Giganten von hunderten bis tausenden Sonnenmassen und enormer Hitze. Sie zehrten dadurch jedoch ihren Brennstoff so schnell auf, dass sie schon nach rund zwei Millionen Jahren wieder in einer Supernova explodierten.

Überraschend hell mit ungewöhnlicher Lichtsignatur

Genau dies macht die Suche nach diesen frühen Riesen auch so schwierig: Sie waren kurzlebig und schienen noch dazu in einer Zeit, als das Universum erst begann, allmählich transparent zu werden. Bisher gelang es Astronomen daher nicht, diese Sterne direkt nachzuweisen oder zu beobachten. Sobral und seine Kollegen haben nun jedoch einige der stärksten Teleskope weltweit genutzt, um nach den Spuren dieser Population III-Sterne zu suchen. Sie durchmusterten dafür zahlreiche weit entfernte Galaxien, die aus einer Zeit stammen, als das Universum erst rund 800 Millionen Jahre alt war. Eine dieser Galaxien, CR7 getauft, fiel dabei besonders auf, denn sie leuchtete heller als jede andere aus dieser Zeit. „Diese Entdeckung übertraf alle unsere Erwartungen“, sagt Sobral. „Denn wir hatten nicht damit gerechnet, eine so helle Galaxie zu finden.“ Nähere Untersuchungen ergaben, dass die intensive Strahlung nicht von einem aktiven Schwarzen Loch im Galaxienzentrum stammen konnte, denn die dafür typischen Röntgen- und Radioemissionen fehlten.

Doch das war noch nicht alles. Als die Astronomen mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO das Spektrum des Lichts aus einer besonders hellen Region in dieser Galaxie analysierten, entdeckten sie Erstaunliches: Sie fanden zwar die für Sterne typischen Signale von ionisiertem Helium, aber keinerlei spektrale Signaturen von schwereren Elementen. Genau diese Merkmale gelten als charakteristisch für Population III-Sterne. Alles sprach dafür, dass die Forscher endlich den lange gesuchten Beweis für die Existenz der allersten Sternengeneration entdeckt hatten. „Als wir die Natur von CR7 Stück für Stück enthüllten,  begannen wir zu begreifen, dass diese Galaxie jedes einzelne Merkmal besaß, das man für Population III-Sterne erwartet“, sagt Sobral. „Viel aufregender kann es wirklich nicht werden.“ Sein Kollege Jorryt Matthee von der Universität Leiden ergänzt: „Schon als Kind wollte ich wissen, woher die Elemente kommen. Ich fand dann heraus, dass sie von der ersten Generation von Sternen am Anfang des Universums gebildet wurden – mit dieser Entdeckung beginnen wir, solche Objekte zum ersten Mal tatsächlich zu sehen.“

Mit dieser Entdeckung hoffen die Astronomen nun mehr über die Population III-Sterne und ihre Eigenschaften herauszufinden. Erste Beobachtungen ergaben bereits, dass es innerhalb der Galaxie CR7 rötlichere und bläulichere Sternenhaufen gibt. Nach Ansicht der Forscher spricht dies dafür, dass diese frühen Sterne tatsächlich wie vorhergesagt in mehreren Wellen gebildet wurden. Mit Hilfe der Teleskope VLT, dem Mikrowellen-Teleskop ALMA und dem Weltraumteleskop Hubble wollen die Forscher nun nach weiteren Beispielen für Population III-Sterne suchen und die Identität der bereits gefundenen Kandidaten noch weiter erhärten.

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Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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Na|sen|bär  〈m. 16; Zool.〉 gesellig lebender Kleinbär der Wälder Brasiliens mit rüsselförmig verlängerter Nase, Pflanzenfresser: Nasua nasua

Alm|rausch  〈m. 1; unz.; Bot.〉 = Alpenrose

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