Leichtgewichte am Rand der Milchstraße: Überreste von uraltem Kugelsternhaufen entdeckt

Sie bewegen sich gemeinsam durch die äußeren Zonen der Milchstraße und sind uralt: Mit zwei großen Teleskopen hat ein internationales Team von Astronomen einen Strom aus 56 Sternen aufgespürt, der noch aus der Entstehungszeit unserer Galaxie stammt.

Die Sterne des Stroms C-19 enthalten extrem wenig schwere Elemente, was ihr hohes Alter belegt, wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“ schreiben.

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Nicht das Zeug zum Kugelsternhaufen

„Sterne mit einem geringen Anteil an schweren Elementen sind Fossilien von Strukturen, die sich im jungen Universum gebildet haben“, erläutern Nicolas Martin von der Universität Straßburg in Frankreich und seine Kollegen. Beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren entstanden lediglich Wasserstoff, Helium und Lithium. Alle schwereren Elemente wurden durch Kernfusion im Inneren von Sternen gebildet.

Sternwinde und Explosionen massereicher Sterne haben das Gas im Kosmos dann mit diesen schweren Elementen angereichert. Da aus diesem Gas wiederum neue Sterne entstanden sind, enthalten Sterne von Generation zu Generation einen immer höheren Anteil an schweren Elementen.

Astronomen haben in der Milchstraße bereits mehrere hundert Sterne aufgespürt, die im Vergleich zu unserer Sonne weniger als ein Tausendstel an schweren Elementen enthalten. Sie müssen aus der Frühzeit des Universums stammen. Überraschend für die Himmelsforscher findet man derartige Sterne jedoch nicht in Kugelsternhaufen. Das sind Ansammlungen von etwa 10.000 bis zehn Millionen Sternen, die sich im Zentrum ballen und nach außen hin immer weiter verteilen. Sie gelten als die ältesten Strukturen der Milchstraße.

„Wir haben daher bislang vermutet, dass die Protogalaxien, aus denen die heutigen Galaxien entstanden sind, zu wenig Masse enthielten, um Kugelsternhaufen zu bilden, die bis heute überleben konnten“, so Martin und seine Kollegen.

© Internationales Gemini-Observatorium/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

Diese These muss nun verworfen werden. Im Rahmen einer Durchforstung der vom Astrometrie-Satelliten „Gaia“ gelieferten Daten waren die Wissenschaftler auf den Sternstrom gestoßen. Mit zwei Großteleskopen, Gemini Nord und Gran Telescopio Canarias, beobachteten die Forscher acht hellere Sterne des Stroms C-19 genauer. Die Spektren dieser Sterne zeigen alle einen sehr geringen Anteil an schweren Elementen, der etwa 0,05 Prozent der Häufigkeit in unserer Sonne entspricht.

Aus den Eigenschaften der Sterne wie ihrer Temperatur und ihrer Leuchtkraft folgert das Team, dass der Sternstrom C-19 ursprünglich ein Kugelsternhaufen war, der durch die Gezeitenkräfte der Milchstraße zerrissen worden ist. „Es handelt sich damit um den Kugelsternhaufen mit dem geringsten Anteil an schweren Elementen, der je entdeckt worden ist“, so die Forscher.

Das bedeute, dass es in der Vergangenheit entgegen der bisherigen Annahme doch Kugelsternhaufen mit sehr wenig schweren Elementen gab. Diese Entdeckung erlaube einen neuen Blick auf die Entstehung der ersten Strukturen im Kosmos und sie sei eine Herausforderung für die bisherigen Modelle und Vorstellungen dieser Phase.