Kinderstube des Universums Forscher finden Spuren der frühesten Sterne

Mit der Bildung der ersten Sterne im Universum wurde der Grundstein gelegt für die Entstehung unserer Sonne, der Erde und des Lebens auf ihr. Jetzt haben Forscher erstmals Spuren dieser frühen Sonnen gefunden.
Künstlerische Darstellung der Galaxie CR7, hellste bisher gefundene Galaxie im frühen Universum. In ihr dürften sich Exemplare der ersten Generation von Sternen versteckt halten.
Galaxie CR7

Künstlerische Darstellung der Galaxie CR7, hellste bisher gefundene Galaxie im frühen Universum. In ihr dürften sich Exemplare der ersten Generation von Sternen versteckt halten.

BerlinBei einem tiefen Blick in die Kinderstube des Universums hat ein Forscherteam vermutlich die frühesten Sterne des Kosmos entdeckt. Die Wissenschaftler spürten mit dem Very Large Telescope (VLT) in Chile die hellste bislang bekannte Galaxie im frühen Universum auf – und fanden in ihr deutliche Hinweise auf sogenannte Population-III-Sterne. So bezeichnen Astronomen Sterne, die sich aus der nach dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren vorhandenen Ur-Materie bildeten.

Als diese Sterne entstanden, bestand das Universum nur aus Wasserstoff, Helium und Spuren von Lithium. Alle schwereren Elemente wurden später im Inneren von Sternen gebildet, darunter die für die Entstehung von Leben unentbehrlichen Elemente Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen. Die Population-III-Sterne stehen also am Anfang einer Entwicklung, die schließlich zur Entstehung unserer Sonne, des Planeten Erde und des menschlichen Lebens führte.

Europas Auge ins All
huGO-BildID: 7118125 Sunset view seen from the Paranal hill next to one of the four optical telescopes of the European Austral Observatory (ESO) 22 A
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Am 5. Oktober 1962 unterzeichneten Deutschland, Belgien, Frankreich, die Niederlande und Schweden die Gründungsvereinbarung der Europäischen Südsternwarte Eso. Es war die Geburtsstunde einer der erfolgreichsten europäischen Forschungseinrichtungen.

Vor zehn Jahren begann die "Jagd" auf Planeten
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Die Europäische Südsternwarte (Eso) betreibt in der chilenischen Atacama-Wüste an drei Standorten Teleskope, darunter das hier abgebildete VLT (Very Large Telescope). Es besteht aus vier Teleskopen, die miteinander kombiniert werden können, um Objekte noch in extremer Entfernung sichtbar werden zu lassen. Mit dem VLT ließe sich eine Ein-Euro-Münze aus einer Entfernung von 5000 Kilometern erkennen.

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Die Bedingungen für astronomische Beobachtungen sind in der chilenischen Wüste besonders gut: Die Luft ist klar und trocken, zudem liegen die Teleskope weitab von größeren Städten mit ihren störenden Lichtquellen. Kein Wunder, dass den Astronomen immer wieder einzigartige Schnappschüsse von tief im Weltall verborgenen Objekten gelingen. Die folgende Bilder zeigen eine Auswahl.

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Diese aus mehreren Bildern verschiedener Teleskope zusammengesetzte Aufnahme zeigt die 14 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie Centaurus A. Neben dem auffälligen Staubband, das die Galaxie durchzieht, sind auch die beiden "Fontänen" gut erkennbar, die aus dem Zentrum der Sternenwelt ragen. Dabei handelt es sich um Gasströme, die durch ein Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie mit extremer Geschwindigkeit ins All geschossen werden.

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Ein Blick ins Herz unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Beherrschend das dunkle Staubband, in dem verborgen das Zentrum der Galaxis liegt. Eingebettet im Staub liegen - rötlich leuchtend - einige bekannte Sternentstehungsgebiete der Milchstraße wie der Lagunennebel und der Trifidnebel. Auch die farbenfrohe Region auf der rechten Bildseite enthält eine bekannte Sternenwiege, die Rho-Ophiuchi-Molekülwolke.

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Der Katzenpfoten-Nebel, rund 5500 Lichtjahre von der Erde entfernt, hat eine Ausdehnung von etwa 50 Lichtjahren. In seinem Inneren bilden sich ständig neue, sehr massereiche Sterne.

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Zu den Klassikern der Astrofotografie zählt der Pferdekopfnebel. Die auffällige Dunkelwolke, rund 1.500 Lichtjahre von der Erde entfernt, wurde von Astro-Fans bei einer Umfrage der Nasa als das Objekt bestimmt, das vom Hubble-Teleskop zu seinem 11. "Geburtstag" fotografiert werden sollte.

Die hier gezeigte ESO-Aufnahme lässt erkennen, dass der Pferdkopf kein starres Gebilde ist. Seine Staub- und Gaswolken sind in ständiger Bewegung, so dass der Nebel seine charakteristische Form in einigen Jahrtausenden verloren haben wird.

Bislang hatten Astronomen diese frühen Sterne nur theoretisch beschreiben können. Demnach müssten sie wahre Giganten gewesen sein – mehrere hundert- oder sogar tausendfach massereicher als unsere Sonne –, glühend heiß und extrem kurzlebig: Nach gerade einmal zwei Millionen Jahren wären sie in einer gigantischen Supernova-Explosion verglüht. Zum Vergleich: Unsere Sonne hat bereits mehr als vier Milliarden Jahre auf dem Buckel und dürfte noch einmal ähnlich lange existieren.

Das Forscherteam, angeführt von David Sobral vom Institute of Astrophysics and Space Sciences, nutzte nun das VLT, das Hubble-Weltraumteleskop sowie Observatorien auf Hawaii, um eine Phase in der Gesichte des Universums zu erkunden, die man als Reionisations-Epoche bezeichnet und die schätzungsweise 800 Millionen Jahre nach dem Urknall stattfand. Anstatt sich bei ihren Beobachtungen nur auf einen kleinen Ausschnitt des Himmels zu beschränken, erweiterten sie den Beobachtungsbereich, um die umfangreichste Bestandsaufnahme weit entfernter Galaxien zu erstellen, die je angestrebt wurde.

Das Team entdeckte eine große Zahl überraschend heller und sehr junger Galaxien. Eine von ihnen, die als CR7 bezeichnet wird, entpuppte sich als die hellste Galaxie, die je in dieser Phase des Universums beobachtet wurde. Die Galaxie zeigte starke Strahlung von ionisiertem Helium – aber überraschenderweise keine Anzeichen schwerer Elemente. Damit hatten die Wissenschaftler den ersten belastbaren Hinweis auf Population-III-Sternen entdeckt.

Blaue und rötliche Sternhaufen
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