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KUGELSTERNHAUFEN
Die Quelle des Sternenstaubs
von Stefan Deiters
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6. November 2006

Mithilfe des Spitzer-Weltraumteleskops fanden amerikanische Astronomen eine bislang unbekannte aber sehr effektive Quelle kosmischen Staubs: Im Kugelsternhaufen M15 entdeckten sie große Mengen dieses Stoffes, der für unsere Existenz so entscheidend ist. Die Rolle von massearmen Sternen bei der Produktion von Sternenstaub scheint somit bislang unterschätzt worden zu sein.

M15

Spitzers Blick auf M15. Im oberen Bild ist hauptsächlich das Licht heißer Sterne zu sehen, im unteren Bild die Emission des kalten Staubs. Die riesige Staubwolke (rot) ist deutlich zu erkennen. Fotos: M. Boyer, C. Woodward, University of Minnesota

Wir alle bestehen aus Sternenstaub. Unsere Existenz verdanken wir dem Tod von fernen Sonnen, die ihr nukleares Leben in einer gewaltigen Supernova-Explosion beendet und dabei große Mengen an Staub ins All geblasen haben. Aus diesem Material entstanden dann vor über vier Milliarden Jahren die Sonne, die Erde und letztlich auch die Menschen. Diese recht poetische Vorstellung, dass aus dem gewaltsamen Ende eines Sterns neue Sonnen und schließlich auch Leben entsteht, hat nur ein Problem: Es gibt zu viel Staub im Universum als dass Supernova-Explosionen komplett dafür verantwortlich sein können.

Neue Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops helfen nun aber dieses Problem zu lösen: Astronomen der University of Minnesota haben mit Spitzers Hilfe Staub an einem Ort entdeckt, an dem nie zuvor Staub gefunden wurde. Ihr Fund deutet darauf hin, dass masseärmere Sterne, die nicht als Supernova enden, eine wichtige Rolle bei der Staubproduktion im All spielen.

Obwohl der nukleare Tod von diesen Sternen nicht so spektakulär wie eine Supernova-Explosion ist, könnte ihre Staubproduktion doch entscheidend für die Entstehung von Sternen wie unserer Sonne sein. Die Suche nach Staubquellen im All hilft den Wissenschaftlern aber nicht nur, den Ursprung unseres eigenen Sonnensystems besser zu verstehen, sondern liefert auch Hinweise darauf, wo man nach gerade neu entstehenden Planetensystemen suchen sollte.

Astronomie-Doktorandin Martha Boyer und ihr Betreuer Charles "Chick" Woodward haben erstmals Staub in einem Kugelsternhaufen entdeckt, also einer Ansammlung von alten Sternen, die alle etwa ein Alter von 12,5 Milliarden Jahren haben. Kugelsternhaufen gehören zu den ältesten Bestandteilen unserer Milchstraße. Alle Sterne in ihnen wurden in etwa zur selben Zeit geboren. So finden sich auch in dem untersuchten Haufen M15 viele Sterne, die etwas die Masse unserer Sonne haben. Einige von ihnen haben gerade das Ende ihres nuklearen Lebens erreicht: Sie blähen sich zu Roten Riesen auf und blasen dabei Teile ihrer äußeren Hülle ins All. Darin befinden sich die Saatkörner für kosmischen Staub.

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Überraschend an den Beobachtungen von M15 ist die Tatsache, dass relativ viel Staub entstehen konnte, obwohl die Sterne relativ wenig schwere Elemente besitzen. Dabei sind Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff aber notwendig, um Staubkörner entstehen zu lassen. Die Sterne in M15 aber gleichen mehr den ersten Sternen im Universum: Sie bestehen überwiegend aus Wasserstoff und Helium. Höherwertige Elemente sind noch nicht entstanden.

Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen könnte sein, dass sich in Sternen mit einer größeren Häufigkeit an schweren Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff an der Oberfläche oft zu Kohlenmonoxid verbinden. In den Sternen von M15 gibt es aber kaum Sauerstoff, so dass mehr Kohlenstoff zur Bildung von Staub zur Verfügung steht.

"Unsere Arbeit könnte zeigen, dass Staub sehr effektiv von diesen massearmen Sternen produziert werden kann, obwohl die Sterne keine schweren Elemente haben", erläutert Boyer. "Dieser Staub verbindet sich dann mit anderem interstellarem Gas und irgendwann entstehen daraus wieder Sternen und Planeten. Vor 13 Milliarden Jahren sahen vielleicht alle Sterne so aus wie die in M15. Nur befanden sie sich nicht Haufen, sondern einfach überall und haben während ihrer Roten Riesenphase Staub ins All geblasen."

Entsteht irgendwo ein neues Sonnensystem, könnte das Material eine Mischung aus dem Staub von Roten Riesen und dem von Supernova-Explosionen sein. Doch besonders aus einem Grund ist die Entdeckung wichtig: "Die Mehrheit der Sterne im Universum sind massearme Sterne. Deswegen ist es entscheidend zu wissen, dass sie auch Staub produzieren. Sie sind vielleicht sogar die Hauptproduzenten."

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