Zwerggalaxien und große Galaxien wie die Milchstraße unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung

Tokio (Japan) - In kleinen Galaxien gibt es keine großen Sterne. Das zeigen Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung zwischen großen Galaxien - wie beispielsweise der Milchstraße - und Zwerggalaxien. Ein japanischer Astrophysiker hat diese Unterschiede analysiert und mit Simulationen der Sternentstehung und -entwicklung verglichen. Wie er im Fachblatt "Astrophysical Journal" berichtet, entstehen in Zwerggalaxien kaum Sterne, die mehr als die 25-fache Masse unserer Sonne besitzen. Da Sterne unterschiedlicher Masse auch unterschiedliche chemische Elemente produzieren, lassen sich damit die beobachteten Differenzen erklären.

Sterne entstehen, wenn große Gaswolken sich zusammenziehen und immer weiter verdichten. Im Zentralbereich der Gaswolke steigen Dichte und Temperatur schließlich so weit an, dass es zur Kernfusion von Wasserstoff zu Helium kommt - ein Stern hat sich gebildet. Je nach Größe der ursprünglichen Gaswolke können kleine oder große Sterne entstehen. In unserer Milchstraße finden sich Sterne bis zum 120-fachen der Sonnenmasse - und bislang gingen die Astronomen davon aus, dass es in allen Galaxien ein vergleichbares Sortiment an Sternen gibt.

Doch das ist nicht der Fall, wie Takuji Tsujimoto vom National Astronomical Observatory in Tokio berichtet. Kleine Galaxien haben eine andere chemische Zusammensetzung als große Galaxien. Sie enthalten beispielsweise mehr Barium und weniger Eisen. Bislang gab es für diese Unterschiede keine befriedigende Erklärung. Tsujimoto gelang es nun anhand einer detaillierten Simulation der Entwicklung der 450.000 Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie Fornax zu zeigen, dass die chemischen Unterschiede dadurch zustande kommen, dass es in Zwerggalaxien keine extrem großen Sterne gibt.

Je mehr Masse ein Stern besitzt, desto schwerere Elemente kann er durch Kernfusion erzeugen. Massearme Sterne produzieren viel Barium. Eisen dagegen entsteht überwiegend bei der Explosion massereicher Sterne. Die beobachteten Unterschiede lassen sich deshalb erklären, wenn in Zwerggalaxien fast keine Sterne mit mehr als der 25-fachen Sonnenmasse entstehen. Ein Grund dafür könnte sein, dass Gaswolken in kleinen Galaxien eine geringere Dichte besitzen.