Rund 25 000 Lichtjahre von uns entfernt befindet sich im Sternbild Schütze der Arches-Sternhaufen. Er enthält rund 1000 junge, sehr massereiche Sterne, die weniger als 2,5 Millionen Jahre alt sind. Der Sternhaufen befindet sich nahe des Zentrums unseres Milchstraßensystems in der Nähe des massereichen zentralen Schwarzen Lochs. Sein Name leitet sich von leuchtenden Gasbögen (englisch: arches) ab, die im Radiowellenbereich um das galaktische Zentrum herum entdeckt wurden.

Im sichtbaren Licht ist vom Arches-Sternhaufen praktisch nichts zu sehen, denn dichte Staubwolken im Sternbild Schütze verwehren im Visuellen die Sicht. Um ihn dennoch untersuchen zu können, nutzten die Forscher das nahe Infrarot. In diesem Spektralbereich sind die Gas- und Staubwolken praktisch durchsichtig und erlauben einen klaren Blick auf dahinter liegende Objekte.

Ein Astronomenteam um Pablo Espinoza vom Steward Observatory der University of Arizona verwendete die adaptive Optik NACO am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile, um den Arches-Sternhaufen abzulichten. Durch die adaptive Optik ist es möglich, im Infraroten die Luftunruhe praktisch völlig auszuschalten, so dass Aufnahmen mit der vollen Auflösung eines 8,2-Meter-Teleskops entstehen.

Daher übertrifft das neue Bild in seiner Auflösung die Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble und des Infrarotsatelliten Spitzer deutlich, da diese Teleskope wesentlich kleinere Hauptspiegeldurchmesser verwenden. Anhand der neuen Aufnahme konnte das Forscherteam zeigen, dass der Arches-Sternhaufen der dichteste offene Sternhaufen aus jungen massereichen Sternen in unserer näheren kosmischen Umgebung ist. Er erstreckt sich über rund drei Lichtjahre und enthält pro Kubiklichtjahr mehr als 1000 Sterne. Dies ist etwa eine Million mal so viel wie in der Umgebung unserer Sonne. Insgesamt enthält er rund 30 000 Sonnenmassen an Sternen.

Die Forscher nutzten die neuen Daten, um Informationen über die Massenverteilung im Sternhaufen abzuleiten. Dabei zeigte sich bislang in allen offenen Sternhaufen das gleiche Bild, dass auf einen sehr massereichen Stern von 20 Sonnenmassen oder mehr, mehrere hundert Sterne mit wesentlich geringeren Massen kommen.

Nur der Arches-Sternhaufen schien von dieser klassischen Verteilung abzuweichen und überwiegend aus massereichen Sternen zu bestehen. Dafür führten die Forscher ins Feld, dass im Zentrum unserer Galaxis besondere Bedingungen denkbar sind, zum Beispiel hohe Gasdichte und hohe Gehalte an schweren Elementen, welche die Bildung massereicher Sterne bevorzugen könnten.

Die neue Aufnahme zeigt jedoch, dass sich auch der Arches-Sternhaufen an die Massenverteilungsregel hält. Erstmals konnten die Astronomen Hunderte von masseärmeren und damit wesentlich leuchtschwächeren Sternen nachweisen. Der massereichste Stern im Arches-Haufen kommt auf 120 Sonnenmassen, die masseärmsten Sterne auf 0,08 Sonnenmassen.

Tilmann Althaus