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Donnerstag, 18.01.2018
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Überraschender Überschuss an Sternenriesen

Gibt es mehr massereiche Sterne, Supernovae und Schwarze Löcher im Kosmos als gedacht?

Verblüffend viele Giganten: In einer nahen Sternenwiege haben Astronomen einen überraschenden Überschuss an massereichen Sternen entdeckt. Stellare Giganten von mehr als 30 Sonnenmassen sind dort ein Drittel häufiger als es die Theorie vorhersagt. Sollte sich dies auch für andere Regionen des Kosmos bestätigen, hätte dies weitreichende Auswirkungen auf unser Bild des Universums, wie die Forscher im Fachmagazin "Science" berichten. Denn dann gäbe es weitaus mehr Supernovae und Schwarze Löcher im Kosmos.
In der Sternenwiege 30 Doradus in der Großen Magellanschen Wolke gibt es mehr massereiche Sterne als erawrtet.

In der Sternenwiege 30 Doradus in der Großen Magellanschen Wolke gibt es mehr massereiche Sterne als erawrtet.

Gängiger Theorie nach folgen die Größen von Sternen einer bestimmten Verteilung. Nach dieser ist die meiste Masse im Kosmos in eher kleinen und mittleren Sternen wie Roten Zwergen oder unserer Sonne konzentriert. Weniger als ein Prozent aller neugebildeten Sterne gehören dagegen zu den stellaren Riesen mit mehr als zehn Sonnenmassen – und je massereicher ein Stern, desto seltener ist er. So jedenfalls die bisherige Annahme.

Blick in nahe Sternewiege


Doch gerade die stellaren Giganten spielen im Kosmos eine enorm wichtige Rolle. Denn sie explodieren als Supernova, erzeugen schwere Elemente und werden zu exotischen Objekten wie Neutronensternen und Schwarzen Löchern. Entsprechend wichtig ist es für die Astronomen, ihre Zahl und ihren Anteil an der Sternenpopulation möglichst genau zu kennen.

Um mehr Klarheit zu schaffen, haben daher Fabian Schneider von der University of Oxford und seine Kollegen mit dem Very Large Telescope der ESA in Chile eine der großen Sternbildungsregionen in unserer Nachbarschaft untersucht, 30 Doradus in der Großen Magellanschen Wolke. Sie analysierten die Größenverteilung von knapp 1.000 Sternen in dieser Sternenwiege und nahmen dabei Alter und Massen von 250 massereichen Sternen näher ins Visier.


Die sogenannte ursprüngliche Massenverteilung gibt vor, dass massereiche Sterne sehr viel seltener entstehen als masseärmere.

Die sogenannte ursprüngliche Massenverteilung gibt vor, dass massereiche Sterne sehr viel seltener entstehen als masseärmere.

Ein Drittel mehr stellare Riesen


Das überraschende Ergebnis: In 30 Doradus gibt es rund ein Drittel mehr massereiche Sterne als es eigentlich sein dürften. Denn 32 Prozent der stellaren Riesen umfassten mehr als 30 Sonnenmassen, knapp zehn Prozent erreichten sogar Massen von mehr als 60 Sonnenmassen. "Wir waren enorm überrascht, als wir feststellten, dass 30 Doradus so viel mehr massereiche Sterne gebildet hat als erwartet", sagt Schneider.

Erstaunlich auch: Je massereicher die Sterne waren, desto mehr wich die in der Sternenwiege beobachtete Verteilung von der gängigen Theorie ab. "Wir waren nicht nur erstaunt über die schiere Menge der massereichen Sterne, sondern auch, dass selbst Giganten mit 200 Sonnenmassen noch reichlich vertreten waren", sagt Koautor Hugues Sana von der Universität Leuven in Belgien.

70 Prozent mehr Supernovae


Sollte sich dies auch für andere Regionen des Kosmos bestätigen, könnten stellare Riesen einen weitaus größeren Anteil an der Materiemasse des Universums haben als bisher angenommen. "Unsere Ergebnisse haben damit weitreichende Bedeutung für unser gesamtes Verständnis des Kosmos", betont Schneider.

Denn wie die Astronomen ausrechneten, könnte es allein durch die Verschiebung der stellaren Masseverteilung 70 Prozent mehr Supernovae im Kosmos geben und es würden dabei dreimal so viele schwere Elemente entstehen als bisher gedacht. "Und auch die Bildung Schwarzer Löcher könnte um 180 Prozent höher liegen – was bedeutet, dass wir mehr Gravitationswellen von Verschmelzungen solcher stellaren Schwarzen Löcher finden könnten als bisher erwartet", so Schneider.

Jetzt gilt es als nächstes, auch andere Sternbildungsregionen auf ihre stellare Größenverteilung hin zu untersuchen. Denn nur so können die Astronomen feststellen, ob diese Häufung massereicher Sterne für den gesamten Kosmos typisch ist. (Science, 2018; doi: 10.1126/science.aan0106)
(University of Oxford, AAAS, 05.01.2018 - NPO)
 
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