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Astronomie+Physik

Fernster Stern gesichtet

Lensed Star 1
In dieser Hubble-Aufnahme ist der ferne Stern als Lichtpunkt zu sehen. (Foto: NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota))

Normalerweise können Astronomen einzelne Sterne nur bis in rund 100 Millionen Lichtjahre Entfernung sehen – mehr schaffen selbst die besten Teleskope nicht. Doch dank eines kosmischen Glücksfalls haben sie nun den bisher fernsten je gesichteten Stern aufgespürt. Es handelt sich um einen Blauen Überriesen, der neun Milliarden Lichtjahre von uns entfernt liegt – ein kosmischer Rekord. Möglich wurde dies, weil ein Galaxienhaufen im Vordergrund das Licht dieses Sterns stark verstärkte.

Im Universum existieren Milliarden von Sternen, doch sichtbar für die Astronomie sind normalerweise nur diejenigen in unserer kosmischen Nachbarschaft. Ab einer Entfernung von rund 100 Millionen Lichtjahren ist ihr Licht zu schwach, um selbst von den leistungsstärksten Teleskopen einzeln aufgelöst zu werden. Manchmal jedoch kommt den Astronomen ein glücklicher Zufall zu Hilfe: Eine massereiche Galaxie oder ein Galaxienhaufen schiebt sich vor eine ferne Lichtquelle. Die enorme Schwerkraft des Vordergrundobjekts verzerrt und vergrößert dann das Licht der fernen Objekte und wirkt so wie eine Vergrößerungslinse. Dieser Gravitationslinseneffekt macht so Galaxien, Supernovae und andere helle Lichtquellen sichtbar, die extrem weit entfernt und damit sehr alt sind.

Neun Milliarden Lichtjahre weit entfernt

Jetzt haben Astronomen um Patrick Kelly von der University of Minnesota dank einer solchen Gravitationslinse einen unerwarteten Fund gemacht. Als sie das Weltraumteleskop Hubble auf den fünf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen MACS J1149+2223 richteten, wollten sie eigentlich nur eine ferne Supernova genauer betrachten. Diese Sternexplosion hatte sich in einer Spiralgalaxie ereignet, die neun Milliarden Lichtjahre entfernt direkt hinter dem Galaxienhaufen lag. Tatsächlich wirkte der Haufen als Gravitationslinse und verstärkte das Licht der Supernova.

Doch überraschenderweise entdeckten die Forscher noch einen zweiten auffallenden Lichtpunkt. Wie sich herausstellte, stammte dieser von einem einzelnen, ungewöhnlich hellen Stern in der gleichen Galaxie wie die Supernova. Durch die Gravitationslinse im Vordergrund wurde sein Licht um das 2000-Fache verstärkt. Er wurde so sichtbar, obwohl er rund neun Milliarden Lichtjahre entfernt liegt und damit eigentlich außer Sichtweite jedes Teleskops. „Das ist das erste Mal, dass wir einen einzelnen Stern auf diese Weise vergrößert sehen“, sagt Kelly. „Dieser Stern ist mindestens 100 Mal weiter entfernt als der bisher am weitesten entfernte Stern, den wir beobachten konnten.“ Das Licht des Sterns stammt aus einer Zeit nur 4,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall.

Blauer Riese in doppelter Vergrößerung

Wie die Astronomen berichten, wurde der „Lensed Star 1“ (LS1) getaufte Stern nicht nur durch die Gesamtschwerkraft des Galaxienhaufens vergrößert, sondern zusätzlich durch ein schweres Objekt in ihm. Ein solches Phänomen bezeichnen die Astronomen als Gravitations-Microlensing. „Wir wissen, dass dieses Microlensing entweder durch einen Stern, einen Neutronenstern oder ein stellares Schwarzes Loch verursacht wurde“, erklärt Co-Autor Steven Rodney von der University of South Carolina. Dieses Objekt hat etwa die dreifache Sonnenmasse. Weil der Stern von uns aus gesehen genau hinter diesem Objekt stand, wurde die normalerweise nur etwa 50-fache Vergrößerung durch den Galaxienhaufen bis auf das 2000-Fache verstärkt – erst dadurch wurde LS1 sichtbar.

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Aus dem Spektrum des Lichts von LS1 schließen die Astronomen, dass dieser ferne Stern ein Blauer Überriese sein muss – ein bläulich leuchtender, massereicher Stern, dessen Oberfläche mit 11.000 bis 14.000 Grad Celsius mehr als doppelt so heiß ist wie die Sonne. Solche Sterne können hunderttausende Mal heller leuchten als unsere Sonne. Dennoch wäre LS1 ohne den kosmischen Glücksfall des doppelten Linseneffekts für die Astronomen unsichtbar geblieben. Bei weiteren Beobachtungen haben Kelly und seine Kollegen sogar noch einen zweiten hellen Lichtpunkt aufgespürt. Wie sie berichten, könnte es sich entweder um ein weiteres von der Gravitationslinse erzeugtes Abbild von LS1 handeln oder aber um einen weiteren Stern.

Quelle: Patrick Kelly (University of Minnesota, Minneapolis) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0430-3

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