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STERNE
Die Entstehung der ersten Protosterne
von Stefan Deiters
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1. August 2008

Bereits kurze Zeit nach dem Urknall bildeten sich die ersten Sterne. Diese frühen Sonnen sind längst verloschen und nichts erinnert mehr an ihre Größe oder Zusammensetzung. Wie aber sind sie entstanden? Neue Computersimulationen erlauben nun einen detaillierten Blick auf die Entstehungsphase dieser ersten Sterne. Doch vor den Astronomen liegt noch ein Menge Arbeit.

Erste Sterne

Wie die ersten Sterne im Universum entstanden (hier eine künstlerische Darstellung) ist immer noch nicht geklärt. Aber die Forscher machten jetzt wichtige Fortschritte.  Bild: David A. Aguilar, CfA

Naoki Yoshida von der Universität im japanischen Nagoya und Lars Hernquist vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics im amerikanischen Cambridge haben versucht die Umweltbedingungen im frühen Universum - genauer im sogenannten "dunklen Zeitalter" - in einem Computermodell nachzubilden und die Entstehung der ersten Sterne zu simulieren. Die Arbeit der Forscher, die heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, erlaubt einen detaillierten Blick auf die Prozesse, die zur Bildung der ersten Objekte führten, die dann vielleicht einmal zu den ersten leuchtenden Sternen wurden.

Ausgangspunkt für die Entstehung der ersten Sterne sind nach den Simulationen der Wissenschaftler offenbar winzige Dichteschwankungen im Gas und in der mysteriösen Dunkelmaterie. Daraus bildeten sich erste Protosterne, die eine Masse von vielleicht einem Prozent der Sonne hatten. Aus diesen könnten sich dann in kurzer Zeit äußerst massereiche Sterne gebildet haben, in denen bereits schwere Elemente erzeugt werden konnten. Trifft das zu, hätte die Entstehung von schweren Elementen nicht erst in späteren Sternengenerationen, sondern sehr bald nach dem Urknall begonnen.

Diese ersten Sterne, die dann eine Masse von bis zur Hundertfachen Masse der Sonne hatten, leuchteten nicht länger als eine Millionen Jahre. "Dieses allgemeine Bild der Sternentstehung und die Möglichkeit die Entstehung von Sternen in verschiedenen Zeiten und Regionen miteinander zu vergleichen, könnte es auch einmal erlauben, die Ursprünge des Lebens und der Planeten besser zu verstehen", so Hernquist.

Doch bis dahin ist noch einiges an Arbeit nötig: So stellt die jetzt veröffentlichte Arbeit der Wissenschaftler zwar einen wichtigen Erfolg bei der Erforschung dieser ersten Sterne dar, zeigt aber auch, dass bis zum eigentlichen Ziel, nämlich der kompletten "Geburt" eines ersten Sterns im Computer und der Vorhersage seiner Größe und Eigenschaften, noch einiges zu tun ist. Vor allem benötigen die Wissenschaftler dazu leistungsfähigere Computer und deutlich mehr physikalische Eingabedaten. Trotzdem hoffen die Wissenschaftler ihre Simulationen in nicht allzu ferner Zukunft bis zur Zündung der nuklearen Reaktionen im Zentrum des Protosterns fortsetzen zu können, also so lange bis aus dem Protostern ein richtiger Stern geworden ist.

"Dr. Yoshida hat die Untersuchung dieser ersten Sterne mit seiner Simulation entscheidend vorangebracht", meint auch Volker Bromm von der University of Texas in Austin. "Allerdings haben wir immer noch einen beträchtlichen Weg vor uns. Es ist wie das Legen eines Fundaments für einen Wolkenkratzer. Wir müssen nun diese Arbeit fortsetzen und verstehen, wie diese Protosternen Schicht für Schicht gewachsen sind und dadurch zu massereichen Sternen wurden. Allerdings wird dabei die Physik deutlich komplizierter, weswegen man auch leistungsfähigere Computer benötigt."

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