Keine Kindheit für Sternenhaufen

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Amerikanische Wissenschaftler haben durch eine aufwändige Computersimulation herausgefunden, dass sich Sternenhaufen viel schneller zu ausgewachsenen Spiralgalaxien entwickeln als bisher angenommen. Die Astrophysiker haben dazu die Gleichungen der Hydrodynamik auf primitive Vorformen einer Spiralgalaxie angewendet und deren Entwicklung über die Jahrmilliarden hinweg verfolgt. Der Studie zufolge haben Galaxien wie unsere Milchstraße schon etwa eine Milliarde Jahre nach ihrer Geburt ihre endgültige chemische Zusammensetzung.

Obwohl eigentlich für die Modellierung des komplexen Klimasystems der Erde konzipiert, konnte der Earth Simulator ? nach wie vor einer der schnellsten Supercomputer der Welt ? von Masao Mori und seinen Kollegen von der Universität von Kalifornien in Los Angeles erfolgreich für die Modellierung der Galaxienentwicklung eingesetzt werden. Ausgangspunkt der Simulation waren kleine Zusammenballungen aus Sternen und Gasen, aus denen sich dem so genannten hierarchischen Modell der Kosmologie nach Galaxien entwickeln sollten.

Um dies zu überprüfen, modellierten die Forscher mit ihrem hydrodynamischen Code die Dynamik der Zusammenballung der Cluster (siehe Grafik). Ihrer Studie zufolge hatte sich zu einem Zeitpunk von etwa 300 Millionen Jahren nach dem Urknall bereits eine wasserstoffreiche Minigalaxie aus der Geburtsstätte geformt. Derartige primitive Galaxien konnten in der Tat während der vergangenen Jahre hinweg mittels Teleskopen in den Weiten des Alls aufgespürt werden.

Nach 10 Milliarden Jahren hatte sich die jugendliche Galaxie dann zu einer ausgewachsenen Spiralgalaxie entwickelt. Überraschenweise scheint sich die Konzentration schwerer Elemente in der Galaxie allerdings schon eine Milliarde Jahre nach deren Geburt voll ausgebildet zu haben. Forscher hatten bisher angenommen, dass die Fusion von Wasserstoff und Helium zu schwereren Elementen nur relativ langsam über den vollen Zeitraum der Entwicklung zur ausgewachsenen Galaxie hin stattgefunden hat. Mori hofft nun, dass die spektroskopische Signatur schwerer Elemente bald auch in der Praxis in jungen Galaxien nachgewiesen werden kann.

Nature, Band 440, Seite 644 Stefan Maier

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