Weltraumteleskop James Webb: "Erster richtiger Beweis" fĂĽr erste Sterngeneration
Viel zu große Schwarze Löcher kurz nach dem Urknall haben die Astronomie vor ein Rätsel gestellt. Nun wurden Sterne entdeckt, die sie ermöglicht haben sollen.
Simulierte Darstellung der Geburt eines supermassereichen Schwarzen Lochs aus den Überresten eines dieser „Monstersterne“
(Bild: Nandal et al)
Eine Forschungsgruppe hat mit dem Weltraumteleskop James Webb die ersten Spuren von „Monstersternen“ entdeckt, die zwischen 1000 und 10.000 Sonnenmassen haben und ein Rätsel der Astronomie auflösen könnten. Das hat die University of Portsmouth publik gemacht, von wo aus die Forschung geleitet wurde. Demnach dürften diese supermassereichen Sterne die Vorläufer von besonders massereichen Schwarzen Löchern sein, die unerwartet früh im Universum aufgetaucht sind. Diese Sterne gehören demnach zur sogenannten Population III. So wird jene erste Generation bezeichnet, die nur aus den nach dem Urknall verfügbaren leichten Elementen Wasserstoff und Helium sowie den geringen Mengen an Lithium bestanden. Die Verantwortlichen meinen, ein 20 Jahre altes kosmisches Rätsel gelöst zu haben.
Die Dinosaurier des Kosmos
Ausschlaggebend für die Gewissheit der Forschungsgruppe ist demnach die chemische Zusammensetzung einer Galaxie namens GS 3073, die wir in einem Zustand sehen, den sie weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall eingenommen hat. Das dort ermittelte Verhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff könne durch keine uns bekannte Sternenexplosion erklärt werden, schreibt das Team. Stattdessen passe es nur zu urtümlichen Sternen, die deutlich massereicher waren als unsere Sonne. Die haben demnach nur etwa 250.000 Jahre lang geleuchtet, bevor sie in extrem massereiche Schwarze Löcher kollabiert sind. Damit seien sie ähnlich wie Dinosaurier „enorm groß und primitiv“ gewesen, meint Co-Autor Daniel Whalen von der englischen Universität.
Weitere Analysen haben demnach ergeben, dass diese Sterne weder weniger als 1000 Sonnenmassen noch mehr als 10.000 auf die Waage bringen dürfen. Andernfalls könnten sie die beobachteten Signaturen nicht produzieren. Sie würden in ihrem Kern Helium verbrennen und dabei Kohlenstoff produzieren, der in die Hülle entweicht. Mit dem dort brennenden Wasserstoff würde der Stickstoff produziert, das damit angereichte Material dann später ins All entweichen und das umgebende Gas anreichern. Diesen Stickstoffüberschuss hat das Team jetzt beobachtet und ist überzeugt, dass das Weltraumteleskop noch weitere Beispiele finden wird. In den vergangenen Monaten wurde schon mehrfach die mutmaßliche Entdeckung von Sternen der Population III verkündet.
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Seit das Weltraumteleskop im Sommer 2022 die Forschungsarbeit aufgenommen hat, sorgen Entdeckungen von ungewöhnlich früh aufgetauchten unerwartet massereichen Schwarzen Löchern für Rätselraten. Auf Basis der bestehenden Modelle zur Entwicklung des Universums ließ sich deren Existenz nicht befriedigend erklären. Der jetzt in einem Fachartikel in den Astrophysical Journal Letters vorgestellte Stickstoffüberschuss in GS 3073 und die dafür vorgebrachte Erklärung sollen das Rätsel nun lösen. Es handle sich um den „ersten schlüssigen Beweis für die Existenz supermassereicher Sterne der Population III“, schreibt das Team darin.
(mho)
