Nach der am weitesten verbreiteten kosmologischen Theorie entstanden die ersten Sterne in unserem Universum etwa 150 bis 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall. Im Laufe der Zeit begannen sich diese Sterne zu Kugelsternhaufen zusammenzuschließen, die langsam zu den ersten Galaxien verschmolzen – einschließlich unserer eigenen Milchstraße. Astronomen sind seit einiger Zeit der Meinung, dass dieser Prozess für unsere Galaxie vor etwa 13,51 Milliarden Jahren begann.
In Übereinstimmung mit dieser Theorie glaubten Astronomen, dass die ältesten Sterne im Universum kurzlebige massereiche sind, die seitdem gestorben sind. Ein Team von Astronomen der Johns Hopking University kürzlich entdeckt ein massearmer Stern in der „dünnen Scheibe“ der Milchstraße, der etwa 13,5 Milliarden Jahre alt ist. Diese Entdeckung weist darauf hin, dass einige der frühesten Sterne im Universum leben und für Studien verfügbar sein könnten.
Dieser Stern wurde als Begleiter von 2MASS J18082002–5104378 entdeckt, einem Unterriesen, der ungefähr 1.950 Lichtjahre von der Erde entfernt ist (im Sternbild Ara ) und hat einen geringen Metallgehalt (Metallizität). Als es zum ersten Mal beobachtet wurde im Jahr 2016 , stellte das Entdeckerteam ein ungewöhnliches Verhalten fest, das sie auf die Existenz eines unsichtbaren Begleiters zurückführten – möglicherweise eines Neutronensterns oder eines Schwarzen Lochs.
Künstlerische Darstellung eines Doppelsternsystems bestehend aus einem Roten Riesen und einem Neutronenstern. Bildnachweis: ESO/M. Knoblauch/Universität Warwick
Für ihre Studie, die kürzlich in Das Astrophysikalische Journal , beobachtete das John Hopkins-Team dieses Sternensystem zwischen 2016 und 2017 mit dem Magellan-Teleskope am Las Campanas Observatorium in Chile. Nachdem sie Spektren des Systems beobachtet hatten, konnten sie die Anwesenheit eines extrem schwachen Sekundärsterns feststellen, der seitdem als 2MASS J18082002–5104378 B bezeichnet wird.
In Kombination mit Radialgeschwindigkeitsmessungen seines Primärsterns, die zu Massenschätzungen führten, stellte das Team fest, dass der Stern ein Stern mit geringer Masse und extrem geringer Metallizität ist. Aufgrund seines geringen Metallgehalts stellten sie außerdem fest, dass er 13,5 Milliarden Jahre alt ist und damit der älteste bisher entdeckte ultrametallarme Stern ist. Dies bedeutet, dass der Stern in kosmischer Hinsicht eine einzige Generation vom Urknall entfernt ist.
Wie Kevin Schlaufman – ein Assistenzprofessor für Physik und Astronomie und Erstautor der Studie – angegeben In einer Pressemitteilung des JHU Hub war dies ein äußerst unerwarteter Fund. „Dieser Stern ist vielleicht einer von 10 Millionen“, sagte er. „Es sagt uns etwas sehr Wichtiges über die ersten Generationen von Sternen.“
Während Astronomen in der Vergangenheit 30 uralte ultrametallarme Sterne gefunden haben, hatte jeder von ihnen die ungefähre Masse der Sonne. Der Stern Schlaufman und sein Team fanden jedoch nur 14% der Masse der Sonne (was sie zu einem roten Zwerg vom Typ M macht). Darüber hinaus wurde festgestellt, dass alle zuvor entdeckten Sterne mit ultraniedriger Metallizität in unserer Galaxie Umlaufbahnen haben, die sie im Allgemeinen weit in die galaktische Ebene führten.
Künstlerische Darstellung von Population 3 Sternen, die vor über 13 Milliarden Jahren geboren wurden – die frühesten, ältesten und vermutlich ausgestorbenen Sterntypen. Bildnachweis: NASA.
Dieses neu entdeckte Sternensystem umkreist unsere Galaxie jedoch auf einer kreisförmigen Umlaufbahn (wie unsere Sonne), die relativ nahe an der Ebene bleibt. Diese Entdeckung stellt eine Reihe von astronomischen Konventionen in Frage und eröffnet auch einige sehr interessante Möglichkeiten für Astronomen.
Zum Beispiel haben Astronomen lange theoretisiert, dass die frühesten Sterne, die sich nach dem Urknall bildeten (bekannt als Sterne der Population III), vollständig aus den grundlegendsten Elementen bestanden – d. h. Wasserstoff, Helium und kleinen Mengen Lithium. Diese Sterne produzierten dann in ihren Kernen schwerere Elemente, die am Ende ihrer Lebensdauer ins Universum freigesetzt wurden und als Supernovae explodierten.
Die nächste Sternengeneration, die sich bilden sollte, bestand hauptsächlich aus den gleichen Grundelementen, schloss aber auch Wolken dieser schwereren Elemente aus der vorherigen Sternengeneration in ihre Zusammensetzung ein. Diese Sterne erzeugten schwerere Elemente, die sie dann am Ende ihrer Lebensdauer freisetzten, wodurch die Metallizität der Sterne im Universum mit jeder nachfolgenden Generation allmählich erhöht wurde.
Kurz gesagt, Astronomen glaubten bis in die späten 1990er Jahre, dass alle frühesten Sterne (die massereich und kurzlebig gewesen wären) seit langem ausgestorben sind. In den letzten Jahrzehnten wurden astronomische Simulationen durchgeführt, die darauf hindeuteten, dass massearme Sterne der frühesten Generation noch existieren könnten. Im Gegensatz zu Riesensternen können massearme Zwerge (wie Rote Zwerge) bis zu Billionen von Jahren alt werden.
Künstlerische Darstellung von Proxima b, die einen langlebigen Roten Zwergstern umkreist. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Die Entdeckung dieses neuen, ultrametallarmen Sterns bestätigt nicht nur diese Möglichkeit, sondern weist auch darauf hin, dass es in unserer Galaxie noch viele weitere Sterne mit sehr geringer Masse und sehr geringer Metallizität geben könnte – die tatsächlich einige der allerersten Sterne des Universums sein könnten . Als Schlaufmann angegeben :
„Wenn unsere Schlussfolgerung richtig ist, können massearme Sterne existieren, deren Zusammensetzung ausschließlich das Ergebnis des Urknalls ist. Auch wenn wir in unserer Galaxie noch kein solches Objekt gefunden haben, kann es existieren.“
Wenn dies zutrifft, könnte dies es Astronomen ermöglichen, die Bedingungen kurz nach dem Urknall und vor dem Ende des „dunklen Zeitalters“ zu untersuchen. In dieser Zeit, die bis etwa 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall dauerte, begannen sich auch die frühesten Sterne und Galaxien zu bilden, ist aber für unsere leistungsstärksten Teleskope noch immer unzugänglich. Aber mit Sternen, die aus dieser sehr frühen Periode der kosmischen Evolution überlebt haben, könnten Astronomen endlich ein Fenster in diese mysteriöse Epoche bekommen.
Genießen Sie dieses Video, das die Umlaufbahn von 2MASS J18082002–5104378 B um die Milchstraße zeigt, mit freundlicher Genehmigung von JHU:
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