Das Webb-Teleskop entdeckt Anzeichen der größten Sterne des Universums

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat Astronomen dabei geholfen, die ersten chemischen Anzeichen von supermassereichen Sternen zu entdecken, „Himmelsmonstern“, die im frühen Universum mit der Helligkeit von Millionen von Sonnen leuchten.

Bisher haben die größten jemals beobachteten Sterne eine Masse, die etwa 300-mal so groß ist wie die unserer Sonne.

Doch der in einer neuen Studie beschriebene supermassereiche Stern hat eine geschätzte Masse von 5.000 bis 10.000 Sonnen.

Das Team europäischer Forscher, das hinter der Studie steht, stellte bereits im Jahr 2018 die Theorie über die Existenz supermassereicher Sterne auf, um eines der großen Geheimnisse der Astronomie zu erklären.

Seit Jahrzehnten sind Astronomen verblüfft über die enorme Vielfalt in der Zusammensetzung verschiedener Sterne, die in sogenannten Kugelsternhaufen zusammengefasst sind.

Die meist sehr alten Haufen können auf relativ kleinem Raum Millionen von Sternen enthalten.

Fortschritte in der Astronomie haben eine zunehmende Zahl von Kugelsternhaufen entdeckt, von denen man annimmt, dass sie ein fehlendes Bindeglied zwischen den ersten Sternen und den ersten Galaxien des Universums sind.

Unsere Milchstraße mit mehr als 100 Milliarden Sternen verfügt über rund 180 Kugelsternhaufen.

Es bleibt jedoch die Frage: Warum weisen die Sterne in diesen Sternhaufen eine solche Vielfalt an chemischen Elementen auf, obwohl sie vermutlich alle etwa zur gleichen Zeit aus derselben Gaswolke entstanden sind?

Tobender „Seed Star“

Viele der Sterne enthalten Elemente, für deren Erzeugung enorme Mengen an Wärme erforderlich wären, beispielsweise Aluminium, das eine Temperatur von bis zu 70 Millionen Grad Celsius benötigen würde.

Das liegt weit über der Temperatur, die die Sterne vermutlich in ihrem Kern erreichen, etwa bei 15 bis 20 Millionen Grad Celsius, ähnlich wie bei der Sonne.

Also kamen die Forscher auf eine mögliche Lösung: einen tobenden supermassereichen Stern, der chemische „Verschmutzung“ ausstößt.

Sie gehen davon aus, dass diese riesigen Sterne durch aufeinanderfolgende Kollisionen in den dicht gepackten Kugelsternhaufen entstehen.

Corinne Charbonnel, Astrophysikerin an der Universität Genf und Hauptautorin der Studie, sagte gegenüber , dass „eine Art Saatstern immer mehr Sterne verschlingen würde“.

Es würde schließlich „wie ein riesiger Kernreaktor werden, der sich kontinuierlich mit Materie ernährt und eine Menge davon ausstößt“, fügte sie hinzu.

Diese weggeworfene „Verschmutzung“ werde wiederum junge entstehende Sterne ernähren und ihnen eine größere Vielfalt an Chemikalien verleihen, je näher sie dem supermassereichen Stern seien, fügte sie hinzu.

Aber das Team brauchte noch Beobachtungen, um seine Theorie zu untermauern.

„Als würde man einen Knochen finden“

Sie fanden sie in der Galaxie GN-z11, die mehr als 13 Milliarden Lichtjahre entfernt ist – das Licht, das wir von ihr sehen, stammt nur 440 Millionen Jahre nach dem Urknall.

Sie wurde 2015 vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckt und galt bis vor Kurzem als älteste beobachtete Galaxie.

Dies machte es zu einem offensichtlichen frühen Ziel für Hubbles Nachfolger als leistungsstärkstes Weltraumteleskop, das James Webb, das im vergangenen Jahr mit der Veröffentlichung seiner ersten Beobachtungen begann.

Webb lieferte zwei neue Hinweise: die unglaubliche Dichte von Sternen in Kugelsternhaufen und – am wichtigsten – das Vorhandensein von viel Stickstoff.

Zur Herstellung von Stickstoff sind wirklich extreme Temperaturen erforderlich, von denen die Forscher glauben, dass sie nur von einem supermassereichen Stern produziert werden können.

„Dank der vom James Webb-Weltraumteleskop gesammelten Daten glauben wir, einen ersten Hinweis auf die Anwesenheit dieser außergewöhnlichen Sterne gefunden zu haben“, sagte Charbonnel in einer Erklärung, in der die Sterne auch als „Himmelsmonster“ bezeichnet wurden.

Wenn die Theorie des Teams zuvor „eine Art Fußabdruck unseres supermassereichen Sterns“ war, ist das ein bisschen so, als würde man einen Knochen finden, sagte Charbonnel.

„Wir spekulieren über den Kopf der Bestie, die hinter all dem steckt“, fügte sie hinzu.

Aber es besteht wenig Hoffnung, dieses Biest jemals direkt zu beobachten.

Die Wissenschaftler schätzen, dass die Lebenserwartung supermassereicher Sterne nur etwa zwei Millionen Jahre beträgt – ein Wimpernschlag auf der kosmischen Zeitskala.

Sie vermuten jedoch, dass Kugelsternhaufen bis vor etwa zwei Milliarden Jahren existierten, und sie könnten noch weitere Spuren der supermassereichen Sterne offenbaren, die sie einst beherbergten.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Astronomie und Astrophysik diesen Monat.

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