Die ersten Sterne des Universums

Was sind primordiale Sterne?
Die ersten, sog. primordialen [1] Sterne sind Sterne der ersten Generation. Sie haben im Laufe ihrer Entwicklung ihre Umgebung mit Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und anderen Elementen [1] angereichert. Die Sonne ist ein Stern zweiter Generation.

Die Forscher glauben, dass primordiale Sterne bis zu einigen Hundert Malen größer waren als unsere Sonne und aus Wasserstoff, Helium (He) und Spuren von Lithium (Li) [1] bestanden, den einzigen Elementen des frühen Universums. Im Gegensatz dazu enthält die Sonne Spuren schwerer Elemente wie beispielsweise Calcium (Ca) und Eisen (Fe).

Die ersten Sterne bildeten sich wahrscheinlich innerhalb der ersten Hundert Millionen Jahre nach dem Urknall [1] und beendeten ihre Entwicklung nur wenige Millionen Jahre danach; die massereichen primordialen Sterne endeten als sog. Supernova [1] und erzeugten dabei schwerere Elemente [1], aus denen später neue Sterne entstanden.

Existieren noch primordiale Sterne?
Nun glauben Wissenschaftler in einem Sternhaufen tatsächlich die ersten Sterne entdeckt zu haben. Die Entdeckung gelang unter anderem mithilfe von Beobachtungen des Subaru-Teleskops [1] in den Jahren 2014 und 2015.
Die jungen Sterne befinden sich in der hellsten der entferntesten Galaxien, dem Objekt COSMOS Redshift 7 (CR7) im Sternbild Sextant (Sex)
[Abb.1 und 2].
[Anmerkung: Die Bezeichnung CR7 erfolgte leider in Anlehnung an die Abkürzung für den sich oft ungebührlich verhaltenden portugiesischen Fußballspieler Cristiano Ronaldo [1].

Abb. 1 Künstlerische Darstellung der jungen Galaxie CR7.
© ESO/M. Kommesser

Die neu entdeckten primordialen Sterne werden in einer Entfernung beobachtet als das Universum erst rund 800 Millionen Jahre alt war bzw. erst 6 Prozent seines aktuellen Alters besaß (Rotverschiebung [1] z=6,604 [2]). Der Durchmesser der Galaxie beträgt rund 49.000 Lichtjahre [1]; sie ist damit etwa halb so groß wie unsere Milchstraße.

Abb. 2 Aufnahme der Galaxie CR7 mit dem Subaru-Teleskop. [2]
© ESO/M. Kommesser

Die Beobachtungen
Das Spektrum der entfernten Galaxie zeigt Spuren von ionisiertem Helium (He+) [1], ein Hinweis auf die hohen Temperaturen innerhalb der Galaxie. Bei derart hohen Temperaturen sollte jeglicher vorhandene Kohlenstoff und Sauerstoff ebenfalls ionisiert sein. Allerdings fanden die Wissenschaftler diese chemischen Elemente nicht im Spektrum der Galaxie. Daher folgerten sie, dass es sich um Überbleibsel aus primordialen Sternen, sog. Population III-Sternen [1], handeln müsse.

Interpretationsversuche
Die Galaxie CR7 besitzt allerdings auch Sterne der 2. Generation, die sich aus den Resten der Sterne der 1. Generation gebildet haben. Daher vermuten die Forscher, dass es sich bei den in der Galaxie vorhandenen primordialen Sternen um "Spätzünder" handelt, die sich aus einer Wolke aus unkontaminiertem Gas gebildet haben, sozusagen einer finalen Sternentstehung von Population III-Sternen aus unveränderter Restmaterie des frühen Universums.

Alternativ könnte es sich bei CR7 um ein System aus drei Bereichen nach einer Verschmelzung handeln, in denen sich in einem Bereich die beobachteten Population III-Sterne befinden könnten. Dies deuten Aufnahmen des Hubble-Teleskops an.

Fragen
Die Existenz von primordialen Sternen in einer bereits entwickelten Galaxie mit Sternen der 2. Generation ist ungewöhnlich. Die Wissenschaftler wollen nun mithilfe weiterer Beobachtungen beweisen, dass ihre Ergebnisse richtig sind und beispielsweise nicht von der Emission eines sog. supermassiven Schwarzen Loches [1] stammen, das sich direkt aus dem Kollaps einer unkontaminierten Wolke gebildet hat - was als Deutung weitaus spektakulärer wäre.

Bisher glaubten viele Astronomen, man könne das Licht der primordialen Sterne lediglich mit Teleskopen wie dem James Webb Space Telescope (JWST) [1] der NASA [1] sichtbar machen. Das JWST soll in drei Jahren starten und noch tiefer in die Vergangenheit des Universums schauen können.

Wenn sich die beschriebenen Ergebnisse bestätigen sollten, wäre die Entdeckung von primordialen Sternen bereits mit existierenden Teleskopen möglich.

Mithilfe der neu entdeckten vermeintlichen primordialen Sterne will das internationale Forscherteam ihre Theorien testen und verstehen wie primordiale Sterne entstanden sind.
　

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] Sobral, D., et al., Nature 522, 401-402 (June 25, 2015)

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