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Frühes All: Wann entstanden die ersten Sterne?

Eine extrem weit entfernte Gaswolke, die das Licht eines Quasars schluckt, liefert uns Informationen über die Frühzeit des Alls - und weist eine überraschende chemische Zusammensetzung auf.
Die kometenartige Globule CG4Laden...

Eigentlich ist diese Gaswolke ein Zufallsfund, denn die Astronomen um Eduardo Bañados vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg wollten ursprünglich einen entfernten Quasar beobachten. Doch dieser wies ein so ungewöhnliches Spektrum auf, dass die Wissenschaftler ihn detaillierter untersuchten. Und dabei stießen sie auf eine Gaswolke, die Informationen über die Zeit etwa 850 Millionen Jahre nach dem Urknall liefert – als unser Universum nur rund ein Vierzehntel seines heutigen Alters erreicht hatte –, wie sie im »The Astrophysical Journal« berichten. Die Wolke steht zwischen dem hellen Quasar und unserer Erde, darum verschluckt sie Teile seines Lichts. Sie stammt aus einer Zeit, als die ersten Sterne und Galaxien entstanden und über die noch relativ wenige Details bekannt sind.

Der Quasar – genauer gesagt die Quelle P183+05 – durchleuchtet diese Gaswolke, so dass Bañados und Co das entstehende Spektrum analysieren konnten. Das Team bestimmte dabei nicht nur das Alter, sondern entdeckte auch Spuren von Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen und Magnesium. Ihre Konzentrationen waren jedoch winzig: ein Achthundertstel der Häufigkeiten, wie sie in der Atmosphäre unserer Sonne auftreten. Anhand dieser Messungen konnten die Wissenschaftler auch sagen, dass die Gaswolke zu einem der metallärmsten und am weitesten entfernten Himmelsobjekte gehört, welche Astronomen bislang gefunden haben.

Bañados und sein Team konzentrierten sich deshalb anschließend darauf, nach chemischen Signalen der ersten Sternengeneration überhaupt im All zu suchen. In späteren Phasen der kosmischen Entwicklung spielen chemische Elemente, die schwerer als Wasserstoff sind, eine wichtige Rolle. Vor allem Kohlenstoff sorgt mit dafür, dass Gaswolken zu Sternen kollabieren. Allerdings entstehen diese Elemente selbst erst in Sternen und gelangen durch die Explosion von Supernovae ins All. Das konnte für die ersten Sterne jedoch keine Rolle spielen, da damals eben nur Wasserstoff und Helium zur Verfügung standen. Diese erste Generation müsste sich also grundlegend anders entwickelt haben.

Die untersuchte Gaswolke bot allerdings eine Überraschung: Ihre chemische Zusammensetzung insgesamt entspricht eher heutigen intergalaktischen Gaswolken. Und das setzt die gängigen Modelle zur Sternentstehung unter Druck. Wahrscheinlich entwickelten sich die ersten Sterne noch deutlich früher, als die Forscher bislang dachten. Damit sich das heute beobachtete Gleichgewicht einstellen konnte, muss es schon wesentlich früher zu Sternexplosionen gekommen sein, die vorige Signaturen überlagerten und ergänzten. Da nach heutigem Wissen die verantwortlichen Supernovae vom Typ Ia rund eine Milliarde Jahre nach der Entstehung der beteiligten Sterne stattfinden, müssten sich die allerersten Sterne im Prinzip direkt nach dem Urknall entwickelt haben. Und das stellt die Astronomen noch vor ein großes Rätsel.

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