Erste Sterne bewegten sich nicht allein durchs Universum

In der frühen Phase des Universum entstanden Gruppen von Sternen mit geringer Masse - einige der Objekte könnten heute noch nachweisbar sein

Heiße Gaswolke
Heiße Gaswolke

Garching/Heidelberg - Bislang nahmen Astronomen an, dass die ersten Sterne im Universum einzelne Gasriesen waren. Neue Computersimulationen des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching und dem Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg deuten jedoch daraufhin, dass sie stattdessen viele kleine Begleitsterne hervorgebracht haben. Möglicherweise haben manche davon sogar bis heute überdauert.

Einige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall begannen Gaswolken, sich aufgrund ihrer eigenen Gravitation zu verdichten. Dabei stiegen Temperatur und Druck in den Wolken. Diese beiden Faktoren wirken der Komprimierung entgegen und bringen sie schließlich zum Erliegen. Wenn das Gas jedoch einen Teil der Wärme abstrahlen kann, läuft die Verdichtung weiter. Das passiert vor allem dann, wenn in dem Gemisch Elemente wie Kohlenstoff oder Sauerstoff enthalten sind. Am Ende entstehen dabei Sterne, die etwa die Masse unserer Sonne haben.

Bei den Gasen, aus denen sich die ersten Sterne bildeten, war dieser Vorgang nicht möglich. Denn Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind, bildeten sich erst zu einem späteren Zeitpunkt im Innern der ersten Sterne. Deshalb besagten die Theorien der Astronomen, dass es im frühen Universum nur sehr große vereinzelte Sterne gegeben haben muss.

Die Simulationen aus Garching und Heidelberg beziehen nun einen weiteren Faktor mit ein, der das Szenario völlig verändert: den Einfluss von Akkretionsscheiben. Diese bilden sich aus, wenn das Gas während der Sternentstehung rotiert. Ein Teil davon wird in eine scheibenartige Struktur nach außen gedrückt und kann nur durch interne Reibung nach innen gezogen werden. Wenn sich mehr Materie in der Scheibe sammelt, als in das Zentrum des neuen Sterns transportiert werden kann, wird sie instabil und zerfällt. So bilden sich Doppel- oder Mehrfachsternsysteme, wobei Begleiter und Hauptstern einen ähnlichen Abstand haben wie Erde und Sonne.

Für die Astronomen sind die dabei entstehenden massearmen Sterne ein Glücksfall, da sie deutlich länger existieren als massereiche. Sie könnten zum Beispiel durch Nachbarsterne aus ihrem System herausgerissen werden, bevor sie mehr Masse ansammeln konnten. "Einige der ersten Sterne könnten daher heute noch leben, was es ermöglichen würde, die frühesten Stadien der Stern- und Galaxienbildung direkt vor unserer eigenen kosmischen Haustür zu erforschen", sagt Paul Clark von der Universität Heidelberg. Weltraummissionen, die Röntgen- oder Gammablitze aus dem Endstadien solcher Mehrfachsysteme einfangen sollen, werden bereits geplant.