Im Universum werden augenscheinlich mehr Sterne geboren als bislang angenommen. Bonner Forscher liefern in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Nature“ eine Erklärung für die Diskrepanz: Grund ist demnach ein systematischer Schätzfehler.
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Die Geburtenrate bei Sternen ist nicht einfach zu bestimmen: Die Entfernungen im All sind zu groß, als dass man die neuen Himmelskörper mit Hilfe eines Teleskops zählen könnte. Der Sternen-Nachwuchs verrät sich jedoch glücklicherweise durch die so genannte H-Alpha-Strahlung: Je mehr Sterne in einer bestimmten Region am Firmament entstehen, desto mehr H-Alpha-Strahlung sendet diese Region aus.
Schwere und leichte Sterne
„H-Alpha-Strahlung entsteht allerdings nur in der Umgebung sehr schwerer Sterne“, erklärt Jan Pflamm-Altenburg vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Man nahm jedoch bislang an, dass schwere und leichte Sterne stets in einem bestimmten Verhältnis zueinander geboren werden: Auf ein „H-Alpha-Baby“ sollten demnach 230 leichtere Sterne kommen, die aufgrund ihres geringen Gewichts keine H-Alpha-Strahlung verursachen.
Neue Beobachtungen werfen diese Theorie jedoch über den Haufen: Am Rand so genannter Scheibengalaxien wie der Milchstraße hört die H-Alpha-Strahlung nämlich abrupt auf. Lange Zeit nahm man daher an, dass dort gar keine Sterne geboren werden. „Man erklärte das damit, dass dort einfach zu wenig gasförmige Materie existiert, die sich zu Sternen zusammenballen könnte“, erläutert Pflamm-Altenburg. „Das Verständnis, wie sich Galaxien vom Urknall bis heute entwickeln, basiert zum großen Teil auf diesen Theorien.“
Satellitenmission stellt Astronomen vor Rätsel
Eine Satellitenmission hat jedoch jüngst enthüllt, dass jenseits des „H-Alpha-Randes“ durchaus Sterne entstehen. Allerdings sind sie ausnahmslos so leicht, dass sie keine H-Alpha-Strahlung aussenden. Das Zahlenverhältnis von 230 leichten zu einem schweren Stern stimmt an Galaxienrändern demnach nicht. „Diese Beobachtung hat die astronomische Gemeinschaft vor ein erhebliches Rätsel gestellt“, sagt Professor Pavel Kroupa vom Argelander-Institut.
Die Lösung ist laut Kroupa und Pflamm-Altenburg im Prinzip ganz einfach: Sterne entstehen nämlich nicht über die Galaxien gleichmäßig verteilt, sondern in so genannten Sternhaufen – dazu zählen beispielsweise das Siebengestirn und der Orion-Nebel. Nur in großen, massereichen Sternhaufen kommen auch schwere Sterne zur Welt – also solche, die H-Alpha-Strahlung verursachen können. „Diese schweren Sternhaufen gibt es aber vor allem in den Innenbereichen von Scheibengalaxien“, sagt Pflamm-Altenburg. „Zu den Rändern werden sie immer seltener. Dort finden sich eher kleinere Haufen, in denen überproportional häufig leichtere Sterne entstehen.“
Gesamtzahl der Sterngeburten unterschätzt
Das Zahlenverhältnis von 230 zu 1 stimmt also nur für die Galaxienzentren. Am Galaxienrand können auf ein H-Alpha-Baby auch mal tausend oder mehr leichte Sterne kommen. Wer also aus der H-Alpha-Strahlung stets mit demselben Faktor auf die Gesamtzahl der Sterngeburten zurück rechnet, unterschätzt diese, so die Wissenschaftler.
Die theoretische Arbeit der beiden Bonner Astrophysiker unterstreicht, dass die Masse neuer Sterne linear von der Gasmasse in ihrer Umgebung abhängt. Damit werden die Weichen für die Erforschung der Galaxien-Entwicklung gänzlich neu gestellt.
(idw – Universität Bonn, 02.10.2008 – DLO)
