Donnerstag, 1. September 2011

Astronomen entdecken Stern, den es so nicht geben dürfte

Ein Stern mit einer Zusammensetzung wie "SDSS J102915+172927" dürfte nach bisherigen Theorien zur Sternentstehung eigentlich gar nicht existieren. (Klicken Sie auf die Abbildung, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen). | Copyright: ESO/Digitized Sky Survey 2

Heidelberg/ Deutschland – Mithilfe des "Very Large Telescope" (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), hat ein Team europäischer Astronomen einen Stern entdeckt, der nach herkömmlichem astronomischen Verständnis gar nicht existieren dürfte. Der Stern besteht nahezu ausschließlich aus Wasserstoff und Helium und enthält nur winzige Spuren anderer Elemente. Mit dieser ungewöhnlichen chemischen Zusammensetzung fällt der Stern in eine Art "verbotene Zone" der gängigen Theorie der Sternentstehung: Eigentlich hätte er gar nicht erst entstehen dürfen.

Ihre Entdeckung haben die Astronomen um Elisabetta Caffau vom "Zentrum für Astronomie" der "Universität Heidelberg" und vom "Observatoire de Paris" in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlicht. Demnach befindet sich der lichtschwache Stern mit der Bezeichnung "SDSS J102915+172927" im Sternbild Löwe (Leo) und beinhaltet im Vergleich mit allen bislang untersuchten Sternen den geringsten Anteil an chemischen Elementen, die schwerer als Helium sind. (Astronomen bezeichnen solche Elemente in Abweichung vom allgemeinen Sprachgebrauch als "Metalle"). Der Stern selbst hat eine geringere Masse als die Sonne und ist vermutlich mehr als 13 Milliarden Jahre alt.

- Bei der folgenden Meldung handelt es sich um die Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (ESO), eso.org

“Die allgemein akzeptierte Theorie besagt, dass Sterne wie dieser aufgrund ihrer geringen Masse und des extrem geringen Anteils an schweren Elementen gar nicht existieren sollten. Schon die Gas- und Staubwolken, aus denen ein solcher Stern entsteht, hätten sich gar nicht ausreichend verdichten können sollen", erklärt Caffau und fügt hinzu: “Zum ersten Mal wurde jetzt ein Stern in einer 'verbotenen Zone' der Sternentstehung entdeckt. Das war für uns eine große Überraschung. Nun werden die Astrophysiker einige ihrer Modelle für die Entstehung von Sternen überdenken müssen."

Das Wissenschaftlerteam untersuchte die Eigenschaften des Sterns mit den beiden Spektrografen "X-Shooter" und "UVES" am VLT. Die Spektralanalyse ermöglicht es den Anteil einer Vielzahl von chemischen Elementen in der Sternatmosphäre zu bestimmen. Auf diese Weise fanden die Astronomen heraus, dass der Gehalt von schweren Elementen in "SDSS J102915+172927" um einen Faktor 20.000 geringer ist als in der Sonne.

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"Der Stern ist so lichtschwach und metallarm, dass wir bei unserer ersten Messung nur ein einziges chemisches Element schwerer als Helium nachweisen konnten, nämlich Kalzium", ergänzt Piercarlo Bonifacio vom "Observatoire de Paris", der das Projekt geleitet hat. “Wir mussten zusätzliche Beobachtungszeit beim ESO-Generaldirektor beantragen, um den Stern noch genauer unter die Lupe nehmen zu können. Nur mit mehr Belichtungszeit hatten wir Chancen, überhaupt noch weitere Metalle nachweisen zu können.”

Kosmologen glauben, dass die beiden leichtesten chemischen Elemente, Wasserstoff und Helium, zusammen mit Spuren von Lithium kurz nach dem Urknall entstanden sind. Nahezu alle anderen schwereren Elemente sind erst viel später gebildet worden – entweder durch Fusionsprozesse im Inneren von Sternen oder bei Supernova-Explosionen am Ende eines Sternlebens. Dabei wird das metallreiche Material außerdem mit der Materie im Raum zwischen den Sternen vermischt, dem so genannten interstellaren Medium, Aus diesem mit Metallen angereicherten Material entsteht dann die nächste Sterngeneration und die neu entstandenen Sterne haben einen höheren Metallgehalt als die Generation zuvor. Der Anteil an Metallen verrät daher auch, wie alt ein Stern ist, oder besser gesagt, wie viele Sterngenerationen das Material, aus dem er besteht, bereits durchlaufen hat.

“Dass der Stern, den wir untersucht haben, so extrem metallarm ist, bedeutet, dass er aus der Frühzeit des Universums stammen muss. Er könnte einer der ältesten Sterne sein, die man jemals finden wird", ergänzt Lorenzo Monaco von der ESO in Chile, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.

Besonders überraschend für die Wissenschaftler ist der Mangel an Lithium in "SDSS J102915+172927". Ein so alter Stern sollte in etwa dieselbe Elementzusammensetzung haben wie das Universum kurz nach dem Urknall und daher einige wenige Metalle enthalten. Der Lithiumanteil des Sterns ist allerdings fünfzig Mal geringer, als man aus den Berechnungen zur Elemententstehung kurz nach dem Urknall erwarten würde.

“Es ist uns ein Rätsel, wie das Lithium, das sich zu Beginn des Universums gebildet haben muss, in diesem Stern zerstört wurde", sagt Bonifacio.

Die Wissenschaftler sind dennoch überzeugt davon, dass der seltsame Stern nicht alleine ist: “Wir haben noch eine ganze Reihe von Kandidaten, die einen ähnlich geringen Metallgehalt haben könnten wie "SDSS J102915+172927", vielleicht sogar einen noch geringeren. Deshalb wollen wir diese Sterne ebenfalls mit dem VLT überprüfen", schließt Caffau.

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Quellen: eso.org / grenzwissenschaft-aktuell.de
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