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VLT
Uralte Sterne in Zwerggalaxien aufgespürt
von Stefan Deiters
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17. Februar 2010

Nach den aktuellen Theorien über Galaxienentstehung sollte es auch in den Zwerggalaxien rund um die Milchstraße noch Exemplare der ersten und ältesten Sterne geben. Doch trotz intensiver Suche war es Astronomen bislang nicht gelungen, diese auch aufzuspüren. Dank neuer Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der ESO wurde man nun aber fündig.

Fornax

Die Fornax-Zwerggalaxie. Auch hier fanden die Astronomen uralte Sterne, nach denen so lange gefahndet worden war. Bild: ESO / Digitized Sky Survey 2  [Großansicht]

"Wir haben im Grunde genommen herausgefunden, was wir bei der bisherigen Suche falsch gemacht haben", erläutert Else Starkenburg von der Universität im niederländischen Groningen die Bedeutung ihrer Entdeckung, die das Team in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics beschreibt. "Unser verbesserter Ansatz erlaubt es uns nun, die primitiven Sterne unter all den anderen, gewöhnlichen Sternen aufzuspüren."

Diese "primitiven Sterne" haben sich nach der Theorie der Astronomen relativ kurze Zeit nach dem Urknall gebildet. Sie enthalten daher extrem wenig Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Der Anteil dieser schwereren Elemente, die Astronomen allgemein als "Metalle" zusammenfassen, beträgt bei ihnen weniger als ein Tausendstel des Anteils in Sternen wie etwa der Sonne. Sie werden daher auch extrem metallarme Sterne genannt und gehören zu den ersten Generationen von Sternen überhaupt. Sie sind äußerst selten und wurden bislang überwiegend in der Milchstraße entdeckt.

Allerdings sollte sich, so eine andere Theorie der Wissenschaftler, die Milchstraße in ihrer heutigen Form im Laufe von Milliarden Jahren durch die Verschmelzung zahlreicher kleinerer Galaxien gebildet haben. Die extrem metallarmen Sterne unserer Milchstraße müssen also auch schon in den Galaxien vorhanden gewesen sein, aus denen sich unsere Heimatgalaxie einmal gebildet hat. Außerdem müssten sich in Zwerggalaxien, die noch nicht mit der Milchstraße verschmolzen sind, auch eine solche Population von extrem metallarmen Sternen finden lassen.

"Bislang war man bei der Suche relativ erfolglos", so Teammitglied Giuseppina Battaglia von der Europäischen Südsternwarte ESO. "Bei großen Durchmusterungen hat sich in den vergangenen Jahren immer wieder gezeigt, dass die ältesten Sternenpopulationen der Milchstraße und die in Zwerggalaxien nicht zusammenpassen. Und das war nicht das, was wir von kosmologischen Modellen erwartet hatten."

Die Elementhäufigkeit können Astronomen aus den Spektren der Sterne ablesen. Sie sind so etwas wie der chemische Fingerabdruck eines Sterns. Das "Dwarf galaxies and Radial-velocities Team" (DART) hat mit Hilfe des Spektrographen FLAMES am Very Large Telescope der ESO in Chile die Spektren von insgesamt 2.000 Riesensternen in den benachbarten Zwerggalaxien Fornax, Sculptor, Sextans und Carina aufgenommen. Die Zwerggalaxien sind alle um die 300.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, so dass sich nur sehr markante Besonderheiten in den Spektren der Sterne erkennen lassen - vergleichbar etwa mit einem etwas verschmierten Fingerabdruck.

Nach Auswertung der Daten fand das Team dann auch keinen einzigen extrem metallarmen Stern. Starkenburg und ihre Kollegen haben sich dem Problem nun erneut angenommen und dazu die Spektren mit den Ergebnisse von Computermodellen verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass es nur sehr feine Unterschiede zwischen den Spektren normaller metallarmer und extrem metallarmer Sterne gibt. Damit konnten sie erklären, warum die bisherigen Suchen keinen Erfolg hatten.

Mit diesem Wissen und mit Hilfe des Instrumentes UVES am Very Large Telescope, das deutlich detailliertere Spektren machen kann, konnten die Astronomen dann verschiedene extrem metallarme Sterne zweifelsfrei nachweisen. "Im Vergleich zu den sehr schlechten Fingerabdrücken, die wir vorher zur Verfügung hatten, ist das so, als würden wir einen Fingerabdruck mit dem Mikroskop anschauen", vergleicht Teammitglied Venessa Hill vom Observatoire de la Côte d'Azur. "Leider kann man nur wenige Sterne so genau untersuchen, weil das ganze sehr zeitaufwendig ist."

"Unter den neu entdeckten extrem metallarmen Sternen in diesen Zwerggalaxien haben drei einen relativen Anteil an schwereren chemischen Elementen, der nur zwischen 1/3.000 und 1/10.000 von dem der Sonne liegt", so Martin Tafelmeyer von der Université de Genève und der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, der auch zum Team gehörte. "Darunter ist auch ein neuer Rekordhalter, für den 'primitivsten' Stern, der außerhalb der Milchstraße gefunden wurde."

"Dank unserer Arbeit konnten wir nicht nur einige sehr interessante, erste Sterne in diesen Galaxien aufspüren", fasst Starkenburg zusammen, "sondern haben jetzt auch eine leistungsfähige Technik zur Hand, um weitere solche Sterne zu entdecken. Jetzt können sie sich nirgendswo mehr verstecken."

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siehe auch
Sterne: Waren die ersten Sterne dunkel? - 3. Dezember 2007
VLT: Ein Stern fast so alt wie das Universum - 11. Mai 2007
Milchstraße: Erste Sterne entstanden schon kurz nach dem Urknall - 18. August 2004
Links im WWW
ESO
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