Der 13 Milliarden Jahre alte Star besteht aus Urknallmaterial

Astronomen haben herausgefunden, dass einer der ältesten Sterne des Universums so alt sein könnte, dass er fast ausschließlich aus Materialien des Urknalls besteht.

Die Entdeckung dieses winzigen, ungefähr 13,5 Milliarden Jahre alten Sterns bedeutet, dass es wahrscheinlich mehr Sterne mit sehr geringer Masse und sehr geringem Metallgehalt gibt - vielleicht sogar einige der allerersten Sterne des Universums.

Der Stern ist ungewöhnlich, weil er im Gegensatz zu anderen Sternen mit sehr geringem Metallgehalt Teil der „dünnen Scheibe“ der Milchstraße ist - dem Teil der Galaxie, in der sich unsere eigene Sonne befindet.

Und weil dieser Stern so alt ist, sagen Forscher, dass es möglich ist, dass unsere galaktische Nachbarschaft mindestens 3 Milliarden Jahre älter ist als bisher angenommen.

1 in 10 Millionen

"Dieser Stern ist vielleicht einer von 10 Millionen", sagt Hauptautor Kevin Schlaufman, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der Johns Hopkins University. "Es sagt uns etwas sehr Wichtiges über die ersten Generationen von Sternen."

Die ersten Sterne des Universums nach dem Urknall bestanden ausschließlich aus Elementen wie Wasserstoff, Helium und kleinen Mengen Lithium. Diese Sterne erzeugten dann Elemente, die schwerer als Helium waren, in ihren Kernen und säten das Universum mit ihnen aus, als sie als Supernova explodierten.

Die nächste Generation von Sternen bildete sich aus Materialwolken, die mit diesen Metallen überzogen waren und sie in ihr Make-up einbezogen hatten. Der Metallgehalt oder die Metallizität von Sternen im Universum nahm zu, während sich der Zyklus von Geburt und Tod der Sterne fortsetzte.

Die neue Entdeckung hat nur 14% der Größe der Sonne und ist der neue Rekordhalter für den Stern mit der geringsten Anzahl schwerer Elemente. Es hat ungefähr das gleiche schwere Element wie Merkur, der kleinste Planet in unserem Sonnensystem. (Bildnachweis: Kevin Schlaufman / Johns Hopkins)

Die extrem niedrige Metallizität des neu entdeckten Sterns weist darauf hin, dass er in einem kosmischen Stammbaum nur eine Generation vom Urknall entfernt sein könnte. In der Tat ist er der neue Rekordhalter für den Stern mit der geringsten Anzahl schwerer Elemente - er hat ungefähr den gleichen Gehalt an schweren Elementen wie der Planet Merkur. Im Gegensatz dazu ist unsere Sonne Tausende von Generationen weiter entfernt und hat einen hohen Elementgehalt von 14 Jupitern.

Astronomen haben rund 30 uralte „ultra-metallarme“ Sterne mit der ungefähren Masse der Sonne gefunden. Der Star Schlaufman und sein Team fanden jedoch nur 14 Prozent der Sonnenmasse.

Sterne sehen

Der Stern ist Teil eines Zwei-Sterne-Systems, das um einen gemeinsamen Punkt kreist. Das Team fand den winzigen, fast unsichtbar schwachen „sekundären“ Stern, nachdem eine andere Gruppe von Astronomen den viel helleren „primären“ Stern entdeckt hatte. Diese Astronomen identifizierten auch ungewöhnliches Verhalten im Sternensystem, das die Anwesenheit eines Neutronensterns oder eines Schwarzen Lochs implizierte. Schlaufman und sein Team fanden das falsch, entdeckten dabei aber den viel kleineren Begleiter des sichtbaren Sterns.

Die Existenz des kleineren Begleitsterns erwies sich als große Entdeckung. Schlaufmans Team war in der Lage, seine Masse abzuleiten, indem es das leichte „Wackeln“ des Primärsterns untersuchte, während die Schwerkraft des kleinen Sterns daran zog.

Noch Ende der neunziger Jahre glaubten die Forscher, dass sich in den frühesten Stadien des Universums nur massive Sterne gebildet haben könnten - und dass sie niemals beobachtet werden könnten, weil sie ihren Treibstoff verbrennen und so schnell sterben.

Als die astronomischen Simulationen jedoch immer komplexer wurden, deuteten sie an, dass in bestimmten Situationen ein Stern aus dieser Zeit mit besonders geringer Masse noch existieren könnte, sogar mehr als 13 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Im Gegensatz zu riesigen Sternen können massearme besonders lange leben. Beispielsweise wird angenommen, dass rote Zwergsterne mit einem Bruchteil der Sonnenmasse Billionen von Jahren alt werden.

Die Entdeckung dieses neuen ultra-metallarmen Sterns mit der Bezeichnung 2MASS J18082002–5104378 B eröffnet die Möglichkeit, noch ältere Sterne zu beobachten.

"Wenn unsere Schlussfolgerung richtig ist, können Sterne mit geringer Masse existieren, deren Zusammensetzung ausschließlich vom Urknall herrührt", sagt Schlaufman, der auch dem Institut für datenintensive Technik und Wissenschaft der Universität angegliedert ist. "Obwohl wir in unserer Galaxie noch kein solches Objekt gefunden haben, kann es existieren."

Die Ergebnisse erscheinen im Astrophysical Journal.

Weitere Koautoren kommen von den Carnegie Observatories in Kalifornien und von der Monash University in Australien. Die Forscher verwendeten Beobachtungen des Magellan Clay Telescope, des Las Campanas Observatory und des Gemini Observatory.

Quelle: Jill Rosen für die Johns Hopkins University

Originalstudie DOI: 10.3847 / 1538–4357 / aadd97

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