Hinweise auf Sterne der ersten Generation

Über Sterne der ersten Generation haben Astronomen lange diskutiert, ihre Existenz nachweisen konnten sie bisher nicht. Diese auch als Sterne der Population III bezeichneten Objekte sollen aus der vom Urknall stammenden Ur-Materie entstanden sein. Alle schwereren chemischen Elemente – wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen – wurden im Inneren von Sternen gebildet. Das bedeutet, dass die ersten Sterne aus den einzigen Elementen entstanden sein müssen, die vor diesen Sternen existierten: Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium. Nach der Theorie wären diese Sterne der Population III mehrere hundert- oder sogar tausendfach massereicher gewesen als die Sonne und nach gerade einmal zwei Millionen Jahren als Supernovae explodiert.

Darstellung einer Galaxie durch helle, nebelartige Strukturen auf dunklem Grund, mit einzelnen funkelnden Sternen darin.
Darstellung der CR7-Galaxie

Ein Team um David Sobral von der Universität Lissabon und der Sternwarte Leiden in den Niederanden nutzte nun das Very Large Telescope der ESO, um die sogenannte Reionisationsepoche, die schätzungsweise 800 Millionen Jahre nach dem Urknall stattfand, zu untersuchen. Das Team entdeckte eine große Zahl heller, sehr junger Galaxien. Darunter war die als CR7 bezeichnete Galaxie, die die Forscher als die mit Abstand hellste Galaxie identifizieren, die in dieser Phase des Universums beobachtet wurde. Ihre Ergebnisse werden demnächst im Fachblatt „Astrophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Instrumente des Very Large Telescope fanden starke Strahlung von ionisiertem Helium in CR7, aber keinerlei Anzeichen schwerer Elemente in einem hellen Teil der Galaxie. Das Team hat damit möglicherweise den ersten brauchbaren Hinweis auf Haufen von Sternen der Population III mit ionisiertem Gas innerhalb einer Galaxie im frühen Universum entdeckt. „Die Galaxie CR7 besaß die Merkmale, die man von Sternen der Population III erwartet. Das sind diejenigen Sterne, die die ersten schweren Atome gebildet haben, aufgrund welcher wir letztlich existieren“, sagt David Sobral.

Bei der Namensgebung ihrer Entdeckung haben sich die Forscher von dem bekannten portugiesischen Fußballer Christiano Ronaldo, der als CR7 bekannt ist, inspirieren lassen. Offiziell ist der Galaxien-Spitzname aber eine Abkürzung für COSMOS Redshift 7, ein Maß für die Entfernung bezogen auf das kosmische Alter.

Innerhalb der leuchtkräftigen Galaxie fanden die Forscher blauere und etwas rötlichere Sternhaufen, die darauf hinweisen, dass die Entstehung von Sternen der Population III in Wellen stattfand. Bei dem, was das Team direkt beobachten konnte, handelte es sich um die letzte Welle von Population-III-Sternen, was darauf hindeutet, dass solche Sterne einfacher zu finden sein sollten, als ursprünglich gedacht: Sie befinden sich inmitten normaler Sterne in helleren Galaxien und nicht nur in den frühesten, kleinsten und dunkelsten Galaxien, die so lichtschwach sind, dass sie nur sehr schwer zu beobachten sind.

Um zu verifizieren, dass die Entdeckungen wirklich auf Sterne der Population III schließen lassen und um mehr Informationen über solche Objekte zu sammeln, sind weitere Beobachtungen mit dem Very Large Telescope, dem Submillimeter-Teleskop ALMA und dem Hubble-Weltraumteleskop von NASA und ESA geplant.