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Die ältesten Sterne der Milchstraße und die
Hubble-Konstante
Redaktion
/ Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
24. März 2026
Zwei unterschiedliche Verfahren, zwei verschiedene
Ergebnisse - das ist aktuell das Problem bei der Bestimmung der
Hubble-Konstante, die beschreibt, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Da
sich aus der Hubble-Konstante auch das Alter des Universums ableiten lässt, hat
ein Team nun das Alter der ältesten Sterne der Milchstraße bestimmt - mit
spannendem Ergebnis.
Künstlerische Darstellung der Milchstraße basierend auf
Daten des Astrometriesatelliten Gaia.
Bild: ESA / Gaia / DPAC, Stefan
Payne-Wardenaar [Großansicht] |
Ein Team der Universität Bologna und des Leibniz-Instituts für Astrophysik
Potsdam (AIP) und weiteren Instituten bringt Licht in eine der am meisten
diskutierten Fragen in der gegenwärtigen Kosmologie; dem Wert der
Hubble-Konstante: Statt die Expansionsrate des Universums direkt zu vergleichen,
bestimmten sie mithilfe präziser Sternendaten das Alter sorgfältig ausgewählter,
sehr alter Sterne der Milchstraße und dieses auf etwa 13,6 Milliarden Jahre.
Unter der Annahme des Standardmodells der Kosmologie steht dieses Alter im
Widerspruch zu einem jüngeren Universum, das sich aus auf Cepheiden und
Supernovae basierenden Expansionsmessungen ergibt. Es ist aber vereinbar mit dem
aus Beobachtungen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung abgeleiteten
älteren Alter – und eröffnet damit eine neue Perspektive in der Debatte um die
Hubble-Konstante.
Eine der am meisten diskutierten Fragen in der gegenwärtigen
Kosmologie ist heute der Wert der Hubble-Konstante. Sie gibt an, wie schnell
sich das Universum ausdehnt. Seit Jahren liefern verschiedene Methoden
widersprüchliche Ergebnisse, und trotz vieler Bemühungen gibt es immer noch
keine eindeutige Erklärung. Seit der Weltraummission Gaia wird unsere
Milchstraße zunehmend zu einem "Nahfeldlabor" der Kosmologie – wie eine aktuelle
Studie nun zeigt. Die Studie der Università di Bologna und des Leibniz-Instituts
für Astrophysik Potsdam (AIP) eröffnet einen alternativen Zugang zu den
bisherigen Methoden. Statt die Antworten direkt in der Expansionsrate zu suchen,
wurden sie in eine Frage nach dem Alter übersetzt.
Kosmologische Modelle
verknüpfen die aktuelle Rate der Expansionsgeschwindigkeit des Universums
unmittelbar mit seinem Alter: Ein höherer Wert der Hubble-Konstante bedeutet ein
jüngeres Universum, während ein kleinerer Wert einem älteren Universum
entspricht. Die derzeit widersprüchlichen Messungen der Hubble-Konstante, die
einerseits auf Messungen im lokalen Universum anhand von Cepheiden und
Supernovae und andererseits auf Messungen im frühen Universum anhand der
kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung basieren, entsprechen einem Alter
des Universums von etwa 13 bzw. 14 Milliarden Jahren. Aber welches dieser beiden
Alter ist das richtige?
Das Universum kann nicht jünger sein als die ältesten
Sterne, die es enthält. Gelingt es also, das Alter der ältesten Sterne in
unserer Galaxis präzise zu bestimmen, lässt sich damit eine robuste Untergrenze
für das Alter des Universums festlegen. Angestoßen wurde das Projekt durch eine
ungewöhnliche Zusammenarbeit zweier traditionell getrennter
Forschungsrichtungen: einer kosmologischen Arbeitsgruppe an der Universität
Bologna und einer Gruppe für stellare Archäologie am AIP. Grundlage bildete ein
bereits existierender Katalog von Sternaltern aus einer früheren Studie des AIP,
in der für mehr als 200.000 Sterne der Milchstraße präzise Altersbestimmungen
mithilfe mehrerer Informationen wie ihrer Helligkeit, Position und Entfernung,
vorgenommen wurden.
Entscheidend war dabei die Nutzung der dritten
Datenveröffentlichung der ESA Gaia-Mission, die besonders genaue Parallaxen und
Spektren und damit verbesserte Sternparameter für eine große Zahl naher Sterne
liefert. Aus diesem umfangreichen Datensatz wurde eine sorgfältig ausgewählte
Stichprobe der ältesten Sterne mit den zuverlässigsten Altersschätzungen
zusammengestellt. Der Schwerpunkt lag dabei auf Qualität statt Quantität, wobei
nur Sterne ausgewählt wurden, deren Alter mit dem StarHorse-Code zuverlässig
bestimmt werden konnte, und potenzielle Verunreinigungen entfernt wurden.
Das
Ergebnis: Für die endgültige Stichprobe von rund hundert Sternen beträgt das
wahrscheinlichste Alter etwa 13,6 Milliarden Jahre. Dies ist zu alt, um mit dem
aus Cepheiden und Supernovae abgeleiteten Alter des Universums vereinbar zu sein
(es sei denn, andere Komponenten der kosmologischen Modelle werden variiert), es
entspricht jedoch gut dem aus der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung
abgeleiteten Alter des Universums.
"Dieses Projekt zeigt auf anschauliche Weise,
wie die Kombination von Fachwissen aus verschiedenen Bereichen neue Perspektiven
auf grundlegende Fragen eröffnen kann. Die Messung des Alters von Sternen ist an
sich schon eine komplexe Herausforderung, aber wir leben heute in einer Zeit, in
der die Quantität und Qualität der verfügbaren Daten es uns ermöglichen, eine
beispiellose Präzision und erstmals statistisch signifikante Ergebnisse zu
erzielen. Mit der bevorstehenden Veröffentlichung der nächsten Gaia-Daten könnte
das Alter von Sternen zu einem grundlegenden Anker für die Kosmologie werden",
so Dr. Elena Tomasetti von der Università di Bologna.
"Mit Gaia ist die Milchstraße praktisch zu einem Nahfeld-Kosmologielabor
geworden. Wir können nun das Alter von Sternen mit beispielloser Präzision
bestimmen. Der nächste Durchbruch wird die Genauigkeit sein, die galaktische
Zeitachse mit weitaus größerer Sicherheit zu verankern. Das
ESA-HAYDN-Missionskonzept, an dem das AIP beteiligt ist, zielt darauf ab, diesen
entscheidenden Schritt zu ermöglichen", fügt Dr. Cristina Chiappini vom AIP
hinzu.
Auch wenn die Ergebnisse aufgrund verbleibender Unsicherheiten in den
Sternaltersbestimmungen noch nicht endgültig sind, liefern sie einen wichtigen
unabhängigen Hinweis in der Debatte um die Hubble-Konstante. Zugleich
unterstreichen sie das Potenzial der Nahfeld-Kosmologie und insbesondere der
AIP-Forschung, fundamentale kosmologische Fragen mithilfe der ältesten
"Fossilien" der Milchstraße anzugehen. Mit der vierten Gaia-Datenveröffentlichung
werden weitere deutliche Fortschritte erwartet – und damit weitere Erkenntnisse
über das Alter des Universums und den Wert der Hubble-Konstanten.
Die Ergebnisse der Studie wurden jetzt in einem Fachartikel
veröffentlicht, der in der
Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.
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