Astronomen haben möglicherweise gerade Hinweise auf die allerersten Sterne in unserem Universum gefunden

Als das Universum noch jung war – vor etwa 13,7 Milliarden Jahren – bildeten sich in der trüben Dunkelheit die ersten Sterne und erleuchteten den Kosmos.

Wir haben noch keinen dieser allerersten Sterne gefunden, die als Sterne der Population III bekannt sind – aber ein Stern, der in einer Zwerggalaxie gefunden wurde, die die Milchstraße umkreist, könnte das nächstbeste sein.

AS0039 befindet sich in der 290.000 Lichtjahre entfernten Sphäroidgalaxie Sculptor und hat eine chemische Zusammensetzung, die darauf hindeutet, dass darin Elemente eines Pop-III-Sterns enthalten sind, der zur Hypernova wurde.

Laut einer Analyse der Astronomin Ása Skúladóttir von der Universität Florenz in Italien ist es nicht nur der Stern mit der niedrigsten Metallizität, der jemals außerhalb der Milchstraße entdeckt wurde, sondern weist auch die niedrigste Kohlenstoffhäufigkeit auf, die jemals in einem Stern beobachtet wurde.

Wenn dies bestätigt wird, könnte AS0039 der Schlüssel dazu sein, zu verstehen, wie das Universum seine Lichter anschaltet.

„Wir befinden uns in der Gegenwart eines Sekundärsterns mit außergewöhnlichen chemischen Eigenschaften: AS0039 ist arm an Eisen, nicht einmal reich an Kohlenstoff und hat im Vergleich zu anderen schwereren Elementen wie Kalzium einen extrem geringen Magnesiumgehalt.“ Skúladóttir erklärt in einer Pressemitteilung, die maschinell aus dem Italienischen übersetzt wurde.

Obwohl Astronomen ein ziemlich gutes Verständnis dafür haben, wie sich das Universum aus dem entwickelt hat Urknall In seinem gegenwärtigen funkelnden Zustand sind die weiten Bereiche der Raumzeit nur schwer zu durchschauen. Nach dem Urknall war der Weltraum einige Millionen Jahre lang mit einem heißen, trüben und undurchsichtigen Gas gefüllt. Erst mit der Geburt der ersten Sterne und ihrem ultravioletten Licht ionisierte dieses Gas dieser Raum begann sich zu klären und das Licht konnte ungehindert strömen.

Heutige Sternentstehungsprozesse geben uns eine Vorstellung davon, wie diese Pop-III-Sterne entstanden sind, aber ihre Suche und ihre unmittelbaren Spuren wird der beste Weg sein, herauszufinden, wie sich diese seltsame Periode in der Geschichte des Universums wirklich abspielte.

Und das bedeutet Sterne, die sehr arm an schweren Elementen sind. Bevor sich Sterne bildeten, gab es im Universum keine schweren Elemente; Es war eine Suppe, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestand. Als Sterne auftauchten, begannen sie, Kerne in ihren Kernen zu schwereren Elementen bis hin zu Eisen zu verschmelzen. Heftige energiereiche Ereignisse wie Supernovae lösten sogar aus schwerere Elemente .

Diese im gesamten Universum verstreuten Elemente wurden dann in nachfolgende Generationen von Sternen aufgenommen, die aus kosmischem Gas und Staub entstanden sind. Wenn wir also Sterne finden, die relativ wenig Metalle enthalten, bedeutet das, dass der Stern ziemlich alt sein muss und aus einer Zeit stammt, bevor Metalle reichlich vorhanden waren.

AS0039 enthält tatsächlich sehr wenig Metalle. Das wäre an sich schon interessant. Die Sculptor-Galaxie ist im Allgemeinen ziemlich metallarm, da sie nur 4 Prozent der entsprechenden Kohlenstoffhäufigkeit in der Milchstraße aufweist, was darauf hindeutet, dass sie recht primitiv ist; AS0039 ist metallarm sogar für seinen Standort .

Doch Skúladóttir und ihr Team stellten fest, dass es dem Stern sogar an Kohlenstoff und Magnesium mangelt mehr als üblich für einen metallarmen Stern. Da diese Elemente durch Sternkernfusion entstehen, deutet dies auf einen ungewöhnlichen Ursprung für die Wolke aus molekularem Gas AS0039 hin, aus der sich gebildet hat.

Solche Kohlenstoff-Eisen-, Magnesium-Kalzium- und Magnesium-Titan-Häufigkeitsverhältnisse, so das Team, stimmen mit einer extrem energiereichen Explosion überein – einer Hypernova, zehnmal energiereicher als eine Supernova.

Dies liegt zum Teil daran, dass Kalzium und Titan explosive Alpha-Elemente sind, die während einer Supernova-Explosion entstehen. Bei einer noch energiereicheren Explosion entstehen höhere Mengen an Kalzium und Titan. Dies, so das Team, könnte die Häufigkeit der Elemente in AS0039 erklären.

Um herauszufinden, wie es passiert ist, führten sie Simulationen durch. Die beste Übereinstimmung lieferte die Hypernova-Explosion eines Pop-III-Vorläufersterns mit etwa der 21-fachen Sonnenmasse und einer Energie von 10 x 10 ⁵¹ fürchterlich.

Dies würde bedeuten, dass AS0039 einen der ersten Beobachtungsnachweise für Hypernovae ohne Metallizität darstellt und eine spektakuläre Gelegenheit bietet, die allerersten Sterne im Universum zu verstehen.

„Die Studie zeigt, dass die Analyse von Sternfossilien es uns nicht nur ermöglicht, indirekt die Masse der ersten Sterne zu bestimmen“, sagt die Astronomin Stefania Salvadori der Universität Florenz, „aber es liefert auch entscheidende Informationen über die Energie der ersten Supernova-Explosionen.“ Und damit auf den ersten Schritten des Universums.'

Die Forschung wurde veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .