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Frühes Universum: Ein Stern, den es nicht geben dürfte

SDSS J102915 172927
Ein massearmer Stern im Sternbild Löwe besitzt weniger schwere Elemente als alle bisher beobachteten Gestirne. Nach aktuellen Theorien dürfte er eigentlich gar nicht existieren, schreiben Elisabetta Caffau von der Universität Heidelberg und ihre Koautoren. Ihr Fund könnte mehr über die Bedingungen im frühen Universum verraten und darüber, wie diese die Bildung der ersten Sterne beeinflussten.

Der leuchtschwache Stern mit der Katalogbezeichnung SDSS J102915 172927 ist wahrscheinlich mehr als 13 Milliarden Jahre alt und besitzt weniger Masse als die Sonne, schließen die Forscher aus ihren Beobachtungen am Very Large Telescope in Chile. Anhand seines Spektrums ordnen Caffau und ihr Team dem Stern das typische chemische Muster eines extrem metallarmen Sterns zu – wobei Astronomen anders als Chemiker alle Elemente, die schwerer als Helium sind, als Metalle bezeichnen. Demnach unterbietet der Metallanteil des Neufunds denjenigen der Sonne um mehr als das 20 000-Fache.

SDSS J102915 172927 | In der Mitte des Bilds ist der sehr leuchtschwache Stern mit der Katalogbezeichnung SDSS J102915 172927 zu erkennen. Die Masse des vermutlich 13 Milliarden Jahre alten Gestirns im Sternbild Löwe ist kleiner als die der Sonne.
"Eine weithin akzeptierte Theorie besagt, dass es Sterne wie SDSS J102915 172927 – mit geringem Gewicht und sehr geringen Mengen an Metallen – nicht geben sollte, weil die Gaswolken, aus denen sie entstanden, nie hätten kondensieren können", erläutert Caffau. Demnach müsste eine Gaswolke ausreichend mit schweren Elementen angereichert sein, damit sie genügend abkühlen und schließlich zu einem Stern kollabieren kann. Kohlenstoff und Sauerstoff gelten dabei als maßgebliche "Kühlmittel". Bei der Analyse des Sternspektrums stießen die Forscher jedoch weder auf Spuren von Kohlenstoff noch von Sauerstoff.

SDSS J102915 172927 zählt zu den ältesten jemals entdeckten Sternen und sollte, abgesehen von etwas mehr schwereren Elementen, eine ähnliche chemische Zusammensetzung aufweisen wie das frühe Universum – also vorwiegend aus Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium bestehen. Denn erst später produzierten Sterne und Supernovae die meisten schwereren Elemente und verteilten sie im interstellaren Medium.

Die Wissenschaftler um Caffau messen nun allerdings einen Lithiumanteil in SDSS J102915 172927, der mindestens fünfzigmal geringer ist, als kurz nach dem Urknall erwartet. Bislang ist noch unklar, wie das Lithium in dem Stern zerstört werden konnte. Zudem weicht er in seiner Komposition auch von anderen Exemplaren seiner Zeit ab, was auf eine größere Vielfalt unter den frühen Sternen hindeutet.

Ob derzeitige Modelle zur Sternentstehung tatsächlich noch einmal überdacht werden müssen, könnten Folgebeobachtungen klären. Denn die Forscher fanden neben SDSS J102915 172927 noch fast 3000 weitere Kandidaten für ähnlich metallarme Sterne, die in Zukunft ebenfalls näher untersucht werden sollen. Fünf bis fünfzig Sterne, so erwarten Caffau und ihre Koautoren, könnten dabei ebenso extrem oder gar noch extremer sein als das jetzige Exemplar.

Maike Pollmann

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