Sterne in Kugelsternhaufen sind alle gleich alt

Die Sterne in großen Sternenansammlungen  – sogenannten Kugelsternhaufen – sind in einem Zeitraum von weniger als hundert Millionen Jahren gemeinsam entstanden. Das zeigt eine genaue Untersuchung der Sterne im Kugelsternhaufen NGC 1651 in der Großen Magellanschen Wolke. Ein bislang als Streuung des Sternalters um über dreihundert Millionen Jahre gedeutetes Phänomen gehe vermutlich auf schnell rotierende Sterne zurück, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Sterne verbringen den größten Teil ihres Daseins auf der Hauptreihe“, erklären Chengyuan Li von der Universität Beijing und seine Kollegen. Damit bezeichnen Astronomen die Phase, in der ein Stern in seinem Zentralbereich Wasserstoff zu Helium verbrennt. Trägt man die Leuchtkraft und die Temperatur der Sterne in dieser Phase in einem Diagramm auf, so stehen sie alle auf einer Linie – eben der Hauptreihe. Ist der Wasserstoffvorrat im Zentrum eines Sterns verbraucht, so beginnt die nächste Phase, das Schalenbrennen: In einer nach außen wandernden Schale fusioniert weiterhin Wasserstoff zu Helium.

Dabei bläht sich der Stern auf, er wird zu einem sogenannten Unterriesen. Entsprechend entfernt er sich im Diagramm von der Hauptreihe auf einen „Unterriesenast“. Je größer die Masse eines Sterns ist, desto höher ist auch seine Leuchtkraft: Massereiche Sterne verbrauchen ihren Wasserstoffvorrat daher schneller. Deshalb beginnt das Abwandern von der Hauptreihe oben bei hohen Leuchtkräften und bewegt sich mit zunehmendem Alter eines Sternhaufens nach unten. Doch Kugelsternhaufen zeigen keinen klaren Abknickpunkt von der Hauptreihe zum Unterriesenast sondern eine breite Übergangsregion. Diese Verbreiterung deuten die Astronomen bislang als Streuung des Sternalters.

Li und seine Kollegen zeigen nun anhand ihrer Auswertung von Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble, dass diese Interpretation nicht korrekt sein kann. Denn eine Altersstreuung müsste auch zu einer Verbreiterung des Unterriesenasts führen – davon aber ist in den Daten nichts zu sehen. Eine Altersstreuung von mehr als hundert Millionen Jahren sei mit dem Unterriesenast von NGC 1651 nicht zu vereinbaren, so die Forscher. Was aber verursacht dann die Verbreiterung des Abknickpunkts? Li und sein Team sehen schnell rotierende Sterne als Ursache für dieses Phänomen. Die Wissenschaftler zeigen mit theoretischen Modellen, dass solche Sterne zwar länger auf der Hauptreihe bleiben, aber nicht zu einer Verbreiterung des Unterriesenasts führen.

Bleibt die Frage, ob NGC 1651 repräsentativ auch für andere Kugelsternhaufen ist. Li und seine Kollegen haben einen vorläufigen Blick auf fünf weitere dieser Sternenansammlungen geworfen und auch dort schmale Unterriesenäste gefunden. Aber genauere Untersuchungen seien nötig und auch die Theorie der Entwicklung der Kugelsternhaufen weise noch einige Lücken auf, betonen die Forscher: „Ein genaues Verständnis der Zusammensetzung der Kugelsternhaufen ist von großer Bedeutung, um die Evolution der Galaxien als Ganzes zu verstehen.“