Schwere Elemente in alten Sternen liefern Hinweise auf erste Sternengeneration nach dem Urknall

Kugelsternhaufen

Potsdam - Die ersten Sterne im Universum waren nicht nur massereicher, sie haben sich auch erheblich schneller gedreht als heutige Sterne. Das zeigt die Untersuchung alter Sterne im Kugelsternhaufen NGC 6522, über die ein internationales Forscherteam im Fachblatt "Nature" berichtet. Die etwa zwölf Milliarden Jahre alten Sterne enthalten Elemente, die nur in einer ersten Generation rasch rotierender Sterne entstanden sein können, so die Wissenschaftler.

"Die ersten Sterne, die nach dem Urknall entstanden sind, besaßen wahrscheinlich eine große Masse", erläutern Cristina Chiappini vom Astrophysikalischen Institut Potsdam und ihre Kollegen. "Diese Sterne haben das Universum mit den ersten Elementen versorgt, die schwerer als Helium sind." Während die Sterne der ersten Generation innerhalb weniger Millionen Jahre wieder verloschen sind, fanden die von ihnen produzierten schweren Elemente ihren Weg in die nächste Generation von Sternen, die bis heute überlebt haben. Chiappini und ihr Team hatten acht solcher alten Sterne im Kugelsternhaufen NGC 6522 untersucht, um Informationen über die ersten Sterne im Kosmos zu erhalten.

Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile zeigen, dass diese Sterne einen ungewöhnlich hohen Anteil der Elemente Strontium und Yttrium an ihrer Oberfläche besitzen. Der Kernfusions-Prozess, der diese Elemente erzeugt, muss in der ersten Sternengeneration mehrere tausend Mal effektiver gewesen sein als in heutigen Sternen, folgern Chiappini und ihre Kollegen. Nach Ansicht der Forscher ist dies ein Indiz für eine schnelle Rotation der ersten Sterne: Die Eigendrehung führt zu einer Vermischung unterschiedlicher Schichten im Inneren der Sterne und fördert so den Prozess, der Eisen durch Neutroneneinfang in schwerere Elemente wie Strontium und Yttrium verwandelt.

Chiappini und ihr Team zeigen, dass massereiche Sterne mit einer Rotationsgeschwindigkeit an der Oberfläche von 500 Kilometern pro Sekunde die beobachteten Element-Häufigkeiten erklären können. Zum Vergleich: Unsere Sonne dreht sich mit 2 Kilometern pro Sekunde, heutige massereiche Sterne in der Milchstraße rotieren typischerweise mit Geschwindigkeiten um 100 Kilometern pro Sekunde. Die Forscher hoffen, dass ihre Beobachtungen dazu beitragen, die Entstehung der ersten Sterne im Universum besser zu verstehen.