Der ersten Sterngeneration auf der Spur

Ein Astronomenteam hat entdeckt, dass die ersten Gestirne des Universums möglicherweise sehr schnell um sich selbst drehende Sterne waren. 

Fig. 1 - Simulation der Entstehung der ersten Sterne mit sehr schneller Eigendrehung. (Bild: A. Stacy, University of Texas). Bild adaptiert aus Stacy et al, 2011, MNRAS 413,1, 543.

Das «Leben» schwerer Sterne – sie sind achtmal schwerer als die Sonne – ist heftig und kurz, daher sind die ersten Generationen massereicher Sterne bereits vergangen. Allerdings lassen sich ihre chemischen Hinterlassenschaften auch heute noch in den ältesten Sternen unserer Milchstrasse nachweisen. Diese fossilen Überreste geben Zeugnis über die Eigenschaften der ersten Sterngenerationen, die unser Universum mit neuen chemischen Elementen angereichert haben.

Kurz nach dem Urknall war die Zusammensetzung des Universums sehr viel einfacher als heute: Es bestand in erster Linie aus Wasserstoff und Helium. Die chemische Anreicherung mit weiteren Elementen liess noch etwa 300 Millionen Jahre, bis zum Tod der ersten Generationen massereicher Sterne, auf sich warten. Diese Sterne hatten in ihrem Inneren neue chemische Elemente produziert, mit denen sie das Ur-Gas «verschmutzten», aus dem dann die nächste Generation von Sternen entstand.

Für dieses Forschungsprojekt analysierten Astronom/innen die chemischen Spektren sehr alter Sterne der Milchstrasse. Die Auswertung zeigte typische Elemente für eine Anreicherung des Gases durch massereiche Sterne. Allerdings entdeckten die Forschenden auch Elemente, von denen man annahm, dass sie nur in Sternen niedrigerer Masse produziert werden. Zudem berechneten die Astrophysiker/innen theoretische Modelle von massereichen rotierenden Sternen. Dabei fanden sie heraus, dass falls diese frühen schweren Sterne sehr schnell rotieren würden, wären sie fähig, solche Elemente selbst zu produzieren. Diese nach ihrer Eigenschaft benannten Spinstars (sich drehende Sterne) als erste Generation massereicher Sterne im Universum wären eine sehr elegante Lösung dieses Problems.

Die Physiker/innen arbeiten nun daran, ihre numerischen Simulationen der Sterne zu erweitern, um das vorgeschlagene Szenario weiter zu testen. Für das bessere Verständnis der Entstehung der Elemente im frühen Universum müssen zukünftig die theoretischen Modelle verfeinert und noch mehr dieser sehr alten Sterne analysiert werden.