Europäische Astronomen haben den Alterungsprozess von Sternen untersucht: Dabei fanden sie heraus, dass die in Sternhaufen angesiedelten Himmelskörper unterschiedlich schnell altern. Hierfür können offenbar Sternfusionen, Kollisionen oder die Übernahme frischen Brennstoffes von einem Nachbarstern verantwortlich sein. Die Forscher hatten für ihre Studie Aufnahmen von 21 verschieden Sternhaufen ausgewertet und festgestellt, dass nicht alle gleich alt aussehen, obwohl sie zur selben Zeit entstanden sein müssen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt im Fachmagazin „Nature“.
Während einige Menschen auch im stolzen Alter von 90 Jahren noch in guter Verfassung sind, leiden andere bereits unter Altersschwäche, bevor sie die 50 überschritten haben. Eine Frage des Lebensstils? Die neue Studie hat nun ergeben, dass dies zumindest für Sternhaufen gilt.
Kugelsternhaufen sind sphärische Ansammlungen von Sternen, die durch ihre eigene Schwerkraft aneinander gebunden sind. Mit einem Alter von zwölf bis dreizehn Milliarden Jahren sind sie Überbleibsel aus der Anfangszeit des Universums. Zu unserer Milchstraße gehören ungefähr 150 Kugelsternhaufen, die viele der ältesten Sterne unserer Heimatgalaxie enthalten. Da sie in einer relativ kurzen Zeitspanne entstehen, sind alle Beteiligten eines solchen Haufens in etwa gleich alt. Da helle, massereiche Sterne ihren Brennstoff sehr schnell verbrauchen und Kugelsternhaufen sehr alt sind, sollten sie eigentlich nur noch massearme Sterne enthalten.
Sterne können Lebenselixier auftanken
Das ist aber nicht immer der Fall: Unter bestimmten Bedingungen können Sterne zusätzliches Lebenselixier erhalten, zusätzlichen Brennstoff, der sie wachsen und heller werden lässt. Das kann beispielsweise passieren, wenn ein Stern einem Begleiter Materie abzieht, wenn die Komponenten eines Doppelsternsystems miteinander verschmelzen oder wenn zwei Sterne kollidieren. Die auf diese Weise neu erstarkten Sterne nennt man Blaue Nachzügler oder Blaue Sterne. Ihre außergewöhnlich hohe Masse und ihre große Leuchtkraft sind Gegenstand der neuen Studie.
„Auch wenn diese Sternhaufen schon vor Milliarden von Jahren entstanden sind, haben wir uns gefragt, ob einige von ihnen vielleicht schneller oder langsamer altern als andere”, erläutert Francesco Ferraro von der Università di Bologna. Um den Alterungsprozess von Kugelsternhaufen besser verstehen zu können, beobachteten die Astronomen die Positionen von Blauen Nachzüglern in 21 Kugelsternhaufen unter anderem mit dem Hubble-Teleskop und von der europäischen Südsternwarte (ESO) aus. Hubble lieferte dabei detaillierte Bilder der Sternhaufen-Zentren, während ESO vor allem die dünner besiedelten Außenbereiche abbildete.
Von jung- und altaussehenden Sternhaufen
Bei der systematischen Auswertung der Bilder stellten die Wissenschaftler fest, dass einige der Kugelsternhaufen vergleichsweise jung aussehen und ihre Blauen Nachzügler über den gesamten Haufen verteilt sind, während der Großteil der Haufen viel älter wirkt und ihre Blauen Nachzügler sich in der Haufenmitte ansammeln. Eine dritte Gruppe befindet sich mitten im Alterungsprozess. Bei ihnen sieht man die Sterne nahe des Zentrums als erstes nach innen wandern. Erst später kommen die Sterne weiter außen hinzu.
„Da all diese Kugelsternhaufen etwa gleich alt sind, zeigt uns das, wie sehr sich die Entwicklungsgeschwindigkeit von Haufen zu Haufen unterscheidet”, ergänzt Barbara Lanzoni, Co-Autorin der Studie. „Wir glauben, dass der Sedimentationsprozess bei den schnell alternden Haufen nach wenigen hundert Millionen Jahren abgeschlossen sein kann, während er bei den langsamsten Vertretern ein Vielfaches des gegenwärtigen Alters des Universums andauern wird.”
Das Absinken der schwersten Sterne in Richtung des Haufenzentrums führt letztlich dazu, dass das Zentrum extrem dicht wird, ähnlich vorzustellen, wie das Sedimentieren schwerer Teilchen in Wasser. Das Phänomen nennt man Kernkollaps. Die Prozesse, die zum Kernkollaps führen, sind gut verstanden und hängen von der Anzahl, der Dichte und der Geschwindigkeit der Sterne ab. Unklar war bislang aber, wie häufig so etwas stattfindet. Dies könne mit den vorliegenden Ergebnissen nun abgeschätzt werden.(doi:10.1038/nature11686.)
(ESO Science Outreach Network /Max-Planck-Institut für Astronomie, 21.12.2012 – KBE)
