Universum © NASA

Sicherlich gibt es keinen einzigen Astronomen, der nicht daran interessiert wäre, möglichst zuverlässig zu erfahren, wie alt die Objekte im Kosmos sind und wann der große Anfangs-Knall, jener berühmte Big Bang, stattgefunden hat, wenn es ihn tatsächlich gab. Im Februar berichtete die Europäische Südsternwarte Eso von einem solchen fundamentalen astronomischen Unterfangen.

Ein internationales Team um den französischen Astrophysiker Roger Cayrel vom Observatorium Paris-Meudon nutzte nun die enorme Licht-Sammelkraft des »Very Large Telescope« VLT auf dem chilenischen Mount Paranal und die extrem hohe Empfindlichkeit von UVES, einem UV-Spektrographen, um den Urangehalt in einem unscheinbaren Stern mit der profanen Bezeichnung CS31082-001 zu bestimmen. Das radioaktive Uran-Isotop 238 zerfällt sehr langsam. Nach rund 4,47 Milliarden Jahren ist die Hälfe des ursprünglich vorhandenen Materials umgesetzt; diese Spanne ist die so genannte »Halbwertszeit« des U-238.

Uranzerfall © NASA

Bekanntlich liefern radioaktive Isotope eines Elements eine gute Möglichkeit, Altersbestimmungen durchzuführen, indem aus den gemessenen Anteilen von Ausgangs- und Zerfallsprodukten auf die ursprüngliche Menge und die seit Entstehung eines Objektes verstrichene Zeit geschlossen wird. Am populärsten ist die in der Archäologie oft angewandte Radiocarbon-Methode, die auf dem Kohlenstoff-Isotop C-14 basiert, dessen Halbwertszeit - kurz HWZ - allerdings mit 5730 Jahren für »kosmologische Zwecke« viel zu kurz ist.

Eine zu geringe HWZ nützt nichts, denn dann lässt sich der Ausgangsstoff im Spektrum eines Sterns nicht mehr nachweisen. Genauso hilft auch eine extrem große HWZ nicht weiter, denn hier liegen noch kaum Zerfallsprodukte vor. Bei U-238 hingegen ist die Zeitspanne für eine Altersermittlung gut geeignet, nur gibt es noch ein anderes Problem.

Schwerere Elemente entstehen im Inneren der Sterne. Wenn massereiche Sonnen sterben und explodieren, verteilen sie diese »neuen« Elemente im All und reichern Urwolken damit an. Sterne folgender Generationen enthalten bereits einen höheren Prozentsatz an schweren Elementen. Deren Anteil im Kosmos nimmt somit stetig zu. Sehr alte Sterne können folglich kaum viele Metalle enthalten - Astronomen sprechen übrigens bereits bei Elementen jenseits von Helium von »Metallen«. Chemikern stehen bei dieser Definition freilich die Haare zu Berge!

Kugelsternhaufen M15 © NASA

Sterne in alten Objekten wie Kugelsternhaufen sind metallarm, sie enthalten nur etwa 0,005 Prozent des Metallanteils unserer Sonne. Der amerikanische Astronom Timothy C. Beers untersuchte die Spektren von mehreren hundert noch »ärmeren« Sterne. Sie konnten gerade einmal ein Zehntausendstel des solaren Gehalts in ihrem Inneren zusammenkratzen. Entsprechend schwer gestaltet sich der Nachweis bei diesen so armen, alten Sternen.

Uran ist das seltenste Element. Es im Spektrum eines alten Sterns aufzuspüren, erfordert präziseste Arbeit und Supertechnik. Dem Eso-Team gelang diese Messung im Spektrum von CS 31082-001 trotzdem. Ergebnis: Diese greise Sonne ist rund 12,5 Milliarden Jahre alt. Da sie nicht älter sein kann als das Universum, haben wir mit diesem Wert ein neues, recht genaues Mindestalter für unsere Welt.