Kosmische Kuriosität: Seltener Stern der zweiten Generation außerhalb der Milchstraße gefunden

Die erste Generation von Sternen veränderte das Universum grundlegend, indem sie in ihren Kernen einfache Elemente wie Wasserstoff und Helium zu komplexeren Elementen verschmolz und diese Elemente nach ihrem Tod im Weltraum verstreute – Elemente, die heute Teil der Erde und der Lebewesen sind. Kürzlich entdeckten Wissenschaftler einen Stern der zweiten Generation aus einer anderen Galaxie, der einzigartige Einblicke in die frühen Prozesse der Elementbildung in Galaxien jenseits der Milchstraße bietet.

Das Universum wurde durch die erste Generation von Sternen für immer verändert. In ihren Kernen verschmolzen einfaches Wasserstoff und Helium zu einer Vielzahl von Elementen. Als diese Sterne ihr Ende fanden, explodierten sie und verstreuten diese neuen Elemente im gesamten Kosmos. Das Eisen in Ihren Adern, das Kalzium in Ihren Zähnen und das Natrium, das Ihre Gedanken antreibt, wurden alle im Herzen eines längst toten Sterns geboren.

Niemand konnte bisher einen dieser Sterne der ersten Generation finden, aber Wissenschaftler haben eine einzigartige Entdeckung bekannt gegeben: einen Stern der zweiten Generation, der ursprünglich in einer anderen Galaxie als der unseren entstanden ist.

„Dieser Stern bietet einen einzigartigen Einblick in den sehr frühen Elementbildungsprozess in anderen Galaxien als unserer eigenen“, sagte Anirudh Chiti, Postdoktorand an der University of Chicago und Erstautor eines Artikels, in dem die Ergebnisse bekannt gegeben wurden. „Wir haben eine Vorstellung davon entwickelt, wie diese Sterne, die von den ersten Sternen chemisch angereichert wurden, in der Milchstraße aussehen, aber wir wissen noch nicht, ob einige dieser Signaturen einzigartig sind oder ob die Dinge in anderen Galaxien ähnlich passiert sind.“

Der Artikel wurde kürzlich in Nature Astronomy veröffentlicht.

Chiti ist auf die sogenannte Sternenarchäologie spezialisiert: die Rekonstruktion, wie die frühesten Generationen von Sternen das Universum verändert haben. „Wir möchten verstehen, welche Eigenschaften diese ersten Sterne hatten und welche Elemente sie produzierten“, sagte Chiti.

Aber bisher ist es niemandem gelungen, diese Sterne der ersten Generation direkt zu sehen, falls es noch welche im Universum gibt. Stattdessen suchen Chiti und seine Kollegen nach Sternen, die aus der Asche dieser ersten Generation entstanden sind.

Die Große Magellansche Wolke, eine Galaxie, die vor Milliarden von Jahren in unsere einfiel, könnte helfen, zu enthüllen, wie sich das Universum in anderen Regionen entwickelt hat. Oben: Bilder der Wolke im Infrarotlicht. Bildnachweis: NASA/JPL

Es ist harte Arbeit, denn selbst die zweite Generation von Sternen ist heute unglaublich alt und selten. Die meisten Sterne im Universum, einschließlich unserer eigenen Sonne, sind das Ergebnis von Zehntausenden von Generationen, in denen jedes Mal mehr und mehr schwere Elemente aufgebaut wurden. „Vielleicht ist weniger als 1 von 100.000 Sternen in der Milchstraße einer dieser Sterne der zweiten Generation“, sagte er. „Das ist wirklich wie Nadeln aus dem Heuhaufen zu fischen.“

Aber es lohnt sich, Schnappschüsse davon zu machen, wie das Universum früher aussah. „In ihren äußeren Schichten bewahren diese Sterne die Elemente in der Nähe ihres Entstehungsortes“, erklärte er. „Wenn man einen sehr alten Stern findet und seine chemische Zusammensetzung bestimmt, kann man verstehen, wie die chemische Zusammensetzung des Universums dort war, wo dieser Stern vor Milliarden von Jahren entstand.“

Für diese Studie richteten Chiti und seine Kollegen ihre Teleskope auf ein ungewöhnliches Ziel: die Sterne, aus denen die Große Magellansche Wolke besteht.

Die Große Magellansche Wolke ist ein heller Streifen von Sternen, der in der südlichen Hemisphäre mit bloßem Auge sichtbar ist. Heute gehen wir davon aus, dass es sich einst um eine separate Galaxie handelte, die vor nur wenigen Milliarden Jahren von der Schwerkraft der Milchstraße erfasst wurde. Das macht sie besonders interessant, da ihre ältesten Sterne außerhalb der Milchstraße entstanden – was den Astronomen die Möglichkeit gibt, herauszufinden, ob die Bedingungen im frühen Universum überall gleich aussahen oder anderswo anders waren.

Die Magellan-Teleskope am Observatorium Las Campanas in Chile, mit denen die Wissenschaftler das Elementprofil der alten Sterne kartierten. Bildnachweis: Carnegie Institution for Science

Die Wissenschaftler suchten in der Großen Magellanschen Wolke nach Beweisen für diese besonders alten Sterne und katalogisierten zehn davon, zunächst mit dem Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation und dann mit dem Magellan-Teleskop in Chile.

Einer dieser Sterne fiel sofort als Kuriosität auf. Er enthielt viel, viel weniger der schwereren Elemente als jeder andere Stern, der bisher in der Großen Magellanschen Wolke beobachtet wurde. Das bedeutet, dass er wahrscheinlich im Gefolge der ersten Sternengeneration entstanden ist – er hatte also im Laufe wiederholter Sterngeburten und -sterben noch keine schwereren Elemente angesammelt.

Bei der Kartierung seiner Elemente stellten die Wissenschaftler überrascht fest, dass er im Vergleich zu dem, was wir in Sternen der Milchstraße sehen, viel weniger Kohlenstoff als Eisen enthielt.

„Das war sehr faszinierend und deutet darauf hin, dass die Kohlenstoffanreicherung der frühesten Generation, wie wir sie in der Milchstraße sehen, vielleicht nicht universell war“, sagte Chiti. „Wir müssen noch weitere Studien durchführen, aber es deutet darauf hin, dass es von Ort zu Ort Unterschiede gibt.

„Ich denke, wir vervollständigen das Bild davon, wie der frühe Elementanreicherungsprozess in verschiedenen Umgebungen aussah“, sagte er.