Im Rahmen des größten und ehrgeizigsten Hubble-Weltraumteleskopprogramms, das jemals durchgeführt wurde, sammelte ein Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren über einen Zeitraum von drei Jahren Informationen über fast 500 Sterne. Diese Bemühungen bieten neue Einblicke in die Entstehung, Entwicklung und den Einfluss der Sterne auf ihre Umgebung.
Diese umfassende Umfrage namens ULLYSES (Ultraviolet Legacy Library of Young Stars as Essential Standards)wurde im Dezember 2023 fertiggestellt und liefert einen umfangreichen spektroskopischen Datensatz aus ultraviolettem Licht, den Astronomen in den kommenden Jahrzehnten auswerten werden. Da ultraviolettes Licht nur vom Weltraum aus beobachtet werden kann, ist Hubble das einzige aktive Teleskop, das diese Forschung durchführen kann.
„Ich glaube, dass das ULLYSES-Projekt transformativ sein und Auswirkungen auf die gesamte Astrophysik haben wird – von Exoplaneten über die Auswirkungen massereicher Sterne auf die Galaxienentwicklung bis hin zum Verständnis der frühesten Stadien des sich entwickelnden Universums“, sagte Julia Roman-Duval, Leiterin des Implementierungsteams für ULLYSES am Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland. „Abgesehen von den spezifischen Zielen des Programms können die Sterndaten auch in Bereichen der Astrophysik auf eine Weise genutzt werden, die wir uns noch nicht vorstellen können.“
Das ULLYSES-Team untersuchte 220 Sterne und kombinierte diese Beobachtungen dann mit Informationen aus dem Hubble-Archiv über 275 weitere Sterne. Das Programm umfasste auch Daten von einigen der weltweit größten und leistungsstärksten bodengestützten Teleskopen und Röntgen-Weltraumteleskopen. Der ULLYSES-Datensatz besteht aus Sternspektren, die Informationen über die Temperatur, chemische Zusammensetzung und Rotation jedes Sterns enthalten.
Ein unter ULLYSES untersuchter Sterntyp ist ein superheißer, massereicher blauer Stern. Sie sind eine Million Mal heller als die Sonne und leuchten grell im ultravioletten Licht, das von Hubble leicht erkannt werden kann. Ihre Spektren umfassen wichtige Diagnosen der Geschwindigkeit ihrer starken Winde. Die Winde treiben die Galaxienentwicklung voran und säen Galaxien mit den für das Leben notwendigen Elementen. Diese Elemente werden in den Kernfusionsöfen der Sterne gekocht und dann in den Weltraum geschossen, wenn ein Stern stirbt.
ULLYSES zielte auf blaue Sterne in nahegelegenen Galaxien, denen es an Elementen mangelt, die schwerer als Helium und Wasserstoff sind. Diese Art von Galaxie kam im sehr frühen Universum häufig vor. „ULLYSES-Beobachtungen sind ein Sprungbrett zum Verständnis dieser ersten Sterne und ihrer Winde im Universum und wie sie die Entwicklung ihrer jungen Muttergalaxie beeinflussen“, sagte Roman-Duval.
Die andere Sternenkategorie im ULLYSES-Programm sind junge Sterne, die weniger massereich als unsere Sonne sind. Obwohl sie kühler und rötlicher als unsere Sonne sind, setzen sie in ihren Entstehungsjahren eine Flut energiereicher Strahlung frei, darunter ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen. Da sie noch wachsen, sammeln sie Material aus ihrer Umgebung und bilden Staub- und Gasscheiben.
Die Hubble-Spektren umfassen wichtige Diagnosen des Prozesses, durch den sie ihre Masse erlangen, einschließlich der Menge an Energie, die dieser Prozess in die umgebende planetenbildende Scheibe und die nahegelegene Umgebung freisetzt. Das strahlenförmige ultraviolette Licht junger Sterne beeinflusst die Entwicklung dieser Scheiben bei der Planetenbildung sowie die Chancen der Bewohnbarkeit neugeborener Planeten. Die Zielsterne befinden sich in nahegelegenen Sternentstehungsregionen unserer Milchstraße.
Das ULLYSES-Konzept wurde von einem Expertengremium mit dem Ziel entworfen, Hubble zur Bereitstellung einer Reihe von Sternbeobachtungen zu nutzen. „ULLYSES war ursprünglich als Beobachtungsprogramm unter Verwendung der empfindlichen Spektrographen von Hubble konzipiert. Das Programm wurde jedoch durch von der Gemeinschaft geleitete koordinierte und ergänzende Beobachtungen mit anderen boden- und weltraumgestützten Observatorien enorm verbessert“, sagte Roman-Duval.
„Diese breite Abdeckung ermöglicht es Astronomen, das Leben von Sternen in beispielloser Detailtiefe zu untersuchen und ein umfassenderes Bild der Eigenschaften dieser Sterne und ihrer Auswirkungen auf ihre Umgebung zu zeichnen.“
Zu diesem Zweck veranstaltete STScI vom 11. bis 14. März einen ULLYSES-Workshop, um den Beginn einer neuen Ära der Forschung an jungen Sternen zu feiern. Ziel war es, Mitgliedern der astronomischen Gemeinschaft die Zusammenarbeit an den Daten zu ermöglichen, damit sie bei den laufenden Analysen an Dynamik gewinnen oder neue Ideen für die Analyse entwickeln können. Der Workshop war ein wichtiger Schritt, um das volle Potenzial dieser alten Spektralbibliothek auszuschöpfen und das Versprechen von ULLYSES zu erfüllen.