Eine Reise zum Anbeginn der Zeit

  • 10. October 2018

Astronomen entdecken extrem metall­armen Stern.

Für die Erforschung des frühen Universums stehen den Astro­nomen ver­schie­dene Methoden zur Ver­fügung: Eine besteht darin, in die Tiefen des Uni­ver­sums und damit in der Zeit zurück­zu­blicken, um die Ent­stehung der ersten Sterne und Galaxien zu beob­achten. Eine andere Option ist die Unter­suchung der ältesten noch existie­renden Sterne unserer Heimat­galaxie, der Milch­straße, nach Infor­ma­tionen aus dem frühen Uni­ver­sum. Die inter­natio­nale Koopera­tion „Pristine Survey“ unter der Leitung von Else Starken­burg vom Leibniz-Institut für Astro­physik Potsdam und Nicolas Martin von der Uni Straß­burg sucht genau diese alten Sterne.

Metallarmer Stern

Abb.: Der metallarme Stern Pristine_221.8781+9.7844 und seine Um­ge­bung. (Bild: N. Martin, DECALS Survey, Aladin)

Das Team verwendet dazu einen speziellen Farbfilter am Canada France Hawaii Tele­scope, um diese alten und damit metall­armen Sternen zu identi­fi­zieren. Jetzt haben die Forscher auf diese Weise einen der bis­lang metall­ärmsten Sterne ent­deckt. Detail­lierte Folge­beob­ach­tungen mit Spektro­graphen der Isaac Newton Group in Spanien und der Europä­ischen Süd­stern­warte in Chile zeigen, dass der Stern in seiner Atmo­sphäre in der Tat sehr wenige schwere Elemente auf­weist – und damit sehr alt sein muss. „Der Stern enthält weniger als ein Zehn­tausend­stel des Metall­ge­halts der Sonne. Darüber hinaus sticht das detail­lierte Muster der ver­schie­denen Elemente hervor, wie etwa eine geringe Menge Kalzium. Im Gegen­satz zu den meisten metall­armen Sternen weist er einen relativ geringen Kohlen­stoff­gehalt auf. Damit ist der Stern der zweite bekannte seiner Art und ein wich­tiger Bot­schafter des frühen Uni­ver­sums“, sagt Starken­burg.

Diese ältesten Vertreter unter der überwältigenden Popula­tion jüngerer Sterne zu finden, ist keine leichte Auf­gabe. Kurz nach dem Urknall war das Uni­ver­sum mit Wasser­stoff und Helium und etwas Lithium gefüllt. Es gab keine schwereren Elemente, da diese nur im heißen Inneren von Sternen erzeugt werden – welche noch nicht exis­tierten. Unsere Sonne zeigt unge­fähr zwei Prozent der schwereren Elemente in ihrer Atmo­sphäre. Das lässt den Schluss zu, dass die Sonne als Teil einer späteren Genera­tion von Sternen ent­standen ist und in ihrer Atmo­sphäre die Produkte von Sternen recycelt hat, die lange vor ihr exis­tiert haben und bereits ver­gangen sind.

Auf der Suche nach den ältesten Sternen fahnden die Forscher nach Sternen mit einer ursprüng­licheren Atmo­sphäre als die unserer Sonne. Je metall­ärmer die Atmo­sphäre, desto früher die Genera­tion, in der dieser Stern geboren wurde. Das Studium von Sternen ver­schie­dener Genera­tionen erlaubt es, die Geschichte der Galaxis zu ver­stehen. Die Existenz einer Klasse metall­armer Sterne mit geringem Kohlen­stoff­gehalt legt nahe, dass es im frühen Uni­ver­sum mehrere Mecha­nismen gab, die zur Bildung lang­lebiger masse­armer Sterne führten.

AIP / RK

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