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Donnerstag, 23.03.2017
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Waren die ersten Sterne des Kosmos „Spinstars“?

Chemischer Fingerabdruck der ersten Sternengeneration deutet auf schnelle Rotation hin

Die ersten Sterne des Universums waren nicht nur extrem massereich, sie haben sich vermutlich auch noch schnell gedreht. Das zeigt eine jetzt in „Nature“ veröffentlichte Studie eines internationalen Astronomenteams, das die chemische Zusammensetzung des ältesten Kugelsternhaufens der Milchstraße analysiert hat. Die Daten geben überraschende Einblicke in die Eigenschaften der ersten, längst vergangenen Ursterne.
Simulation der Entstehung der ersten Sterne mit sehr schneller Eigendrehung

Simulation der Entstehung der ersten Sterne mit sehr schneller Eigendrehung

Das Leben massereicher Sterne ist heftig und kurz. Daher sind die ersten Generationen schwerer Sterne im Universum bereits vergangen und nicht mehr direkt beobachtbar. Allerdings lassen sich ihre chemischen Hinterlassenschaften wie ein Fingerabdruck auch heute noch in den ältesten Sternen unserer Milchstraße nachweisen. Diese fossilen Überreste geben Zeugnis über die Eigenschaften der ersten, inzwischen vergangenen, Sterngenerationen die unser Universum bei ihrem Tod mit neuen chemischen Elementen angereichert haben.

„Methusalem“-Kugelsternhaufen analysiert


Für ihre Studie untersuchten die Astronomen um Cristina Chiappini vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) den ältesten Kugelsternhaufen unserer Milchstraße, NGC 6522. Diese Sterne sind so alt, dass nur sehr massereiche, kurzlebige Sterne mit mehr als der etwa 10-fachen Masse der Sonne zuvor genug Zeit hatten zu sterben und das Gas, aus dem sich die Sterne formten, zu verschmutzen. „Es ist als wollten wir die Persönlichkeit des Kochs aus dem Geschmack seiner Gerichte erschließen“, illustriert Professor Georges Meynet von der Universität Genf die Herangehensweise.

Die Forscher analysierten die Spektren des Kugelsternhaufens in Daten des Very Large Telescope (VLT) der ESO. Wie erwartet zeigte die Auswertung eine Anreicherung des Gases im Sternhaufen mit schweren Elementen durch massereiche Sterne. Während kurz nach dem Urknall zunächst nur Wasserstoff und Helium als leichte Elemente existierten, bildeten sich die schwereren Elemente erst durch die erste Sternengeneration, nach etwa 300 Millionen Jahren. Diese „verschmutzten“ das Ur-Gas, aus dem dann die noch heute im Kugelsternhaufen sichtbaren Sterne entstanden.


Elementsignaturen nur durch leichtere oder schnell rotierende Sterne erklärbar


Allerdings entdeckten die Astronomen überraschenderweise auch solche Elemente, die normalerweise nur in Sternen niedrigerer Masse produziert werden. Eine mögliche Erklärung dafür wäre eine sehr schnelle Rotation der ersten massereichen Sterne, nur dann könnten sie auch diese leichteren Elemente erzeugt haben. „Wir glauben, dass die schweren Sterne der ersten Generationen sich sehr schnell um sich selbst gedreht haben – wir nennen sie daher Spinstars – ‚sich drehende Sterne‘”, erklärt Cristina Chiappini.

Eine frühe Generation von Spinstars im Universum hätte eine Vielzahl von Konsequenzen. Die Eigendrehung eines Sterns beeinflusst auch seine weiteren Eigenschaften, wie seine Farbe, seine Lebensdauer und seine Leuchtkraft, stark. Somit wären auch die Eigenschaften und die Erscheinung der ersten Galaxien des Universums durch Spinstars verändert. „Noch können wir alternative Szenarien nicht ausschließen, aber wir zeigen, dass Spinstars als erste Generation massereicher Sterne im Universum eine sehr elegante Lösung dieses Rätsels sind“, so die Astronomin.

Eine andere Forschergruppe hat kürzlich bei hydrodynamischen Simulationen zur Entstehung der ersten Sterne ebenfalls die Hypothese von sich drehenden ersten Sternen aufgestellt, so dass nun immerhin bereits zwei unabhängige Indizien dafür existieren. (Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10000)
(Leibniz-Institut für Astrophysik, 28.04.2011 - NPO)
 
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