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Astronomen sehen Licht der allerersten Sterne

Direkte Beobachtung der ersten Generation von Sternen in ferner Galaxie gelungen

Sie waren die frühesten Lichter im Universum: Astronomen haben erstmals einen Blick auf die allererste Generation von Sternen im Kosmos erhascht. Diese entstanden nur wenige Millionen Jahre nach dem Urknall. Schon seit langem suchen Forscher nach diesen primordialen Riesen, jetzt könnten sie endlich die Lichtsignatur der sogenannten Population III-Sterne gefunden haben, wie sie im Fachmagazin "Astrophysical Journal" berichten.
So könnte die ferne Galaxie CR7 aussehen. In ihr entdeckten Astronomen das Licht der ersten Sterne

So könnte die ferne Galaxie CR7 aussehen. In ihr entdeckten Astronomen das Licht der ersten Sterne

Die ersten Sterne im Universum brachten nicht nur Licht in den Kosmos, sie schufen auch fast alle Elemente, die es heute gibt. Denn erst in ihrem Inneren verschmolzen Wasserstoff, Helium und Lithium zu schwereren Atomen. Schon seit Jahren versuchen Astronomen, einen Blick auf diese sogenannten Population III –Sterne zu erhaschen. Doch das ist nicht einfach. Denn die primordialen Sternenriesen umfassten nicht nur hunderte bis tausende Sonnenmassen. Sie zehrten auch ihren Brennstoff so schnell auf, dass sie schon nach rund zwei Millionen Jahren wieder in einer Supernova explodierten.

Verräterische Leuchtkraft


Genau deshalb gelang es Astronomen bisher nicht, diese Sterne direkt nachzuweisen oder zu beobachten. David Sobral von der Universität von Lissabon und seine Kollegen haben nun jedoch einige der stärksten Teleskope weltweit genutzt, um noch einmal 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.


Licht der allerersten Sterne


Als die Astronomen mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO das Lichtspektrum aus einer besonders hellen Region in dieser Galaxie analysierten, entdeckten sie Erstaunliches: Neben den typischen Signalen von ionisiertem Helium gab es keinerlei spektrale Signaturen von schwereren Elementen. Genau diese Merkmale gelten jedoch als charakteristisch für Population III-Sterne. Nach Ansicht der Forscher spricht dies dafür, dass sie endlich den lange gesuchten Beweis für die Existenz der allersten Sternengeneration entdeckt haben.

"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."

Bildung in mehreren Wellen


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. (The Astrophysical Journal, in press; arXiv:1504.01734)
(ESO, 18.06.2015 - NPO)
 
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