Erste! Chinesische Wissenschaftler entdecken chemische Überreste der ersten Generation supermassereicher Sterne

(Originaltitel: Verabredung mit dem Sternenhimmel – Wissenschaftler entdecken erstmals chemische Überreste der ersten Generation supermassiver Sterne)

Künstlerische Darstellung der ersten Generation supermassereicher Sterne, die sich zu Paarinstabilitäts-Supernovas entwickeln. (Foto mit freundlicher Genehmigung des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften)

Mithilfe des Guo-Shoujing-Teleskops entdeckten Wissenschaftler unter den Sternen im galaktischen Halo die chemischen Überreste eines Sterns der ersten Generation mit einer 260-fachen Sonnenmasse. Dies ist die erste Beobachtungsbestätigung der theoretischen Vermutung, dass die Masse der Sterne der ersten Generation mehrere Hundert Mal so groß sein kann wie die der Sonne, was für die weitere Erforschung der Geheimnisse der kosmischen Evolution von großer Bedeutung ist.

Die Forschung wurde von einem internationalen Team unter der Leitung von Zhao Gang, einem Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, durchgeführt und die entsprechenden Ergebnisse wurden am 7. online in der internationalen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Guo Shoujing-Teleskop. (Foto mit freundlicher Genehmigung des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften)

Nach dem Urknall bildete sich die erste Generation von Sternen. Sie brachten nicht nur den ersten Lichtstrahl ins Universum, sondern schufen auch neue Elemente und dominierten den chemischen Anreicherungsprozess und die Evolutionsgeschichte des frühen Universums.

Da die erste Generation von Sternen vor langer Zeit geboren wurde und nur eine kurze Lebensdauer hatte, ist es heute äußerst schwierig, sie direkt zu beobachten. Daher konzentriert sich die Forschung hauptsächlich auf Sterne mit extrem geringem Metallgehalt. Einige Sterne mit extrem geringem Metallgehalt könnten in den Gaswolken entstanden sein, die sich am Ende der ersten Sterngeneration gebildet haben, und sind die „lebenden Fossilien“ für die Untersuchung der ersten Sterngeneration. Der Erstautor des Artikels, Xing Qianfan, ein assoziierter Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, führte aus, dass die astronomische Theorie davon ausgeht, dass die Masse der ersten Generation von Sternen das Hundertfache der Sonnenmasse erreichen kann, dass es zuvor jedoch nie durch Beobachtungen bestätigt worden sei, dass die erste Generation supermassereicher Sterne mehr als das Hundertfache der Sonnenmasse erreicht habe.

In dieser Studie kombinierte das Team die niedrig aufgelösten Spektrumdaten des Guo-Shoujing-Teleskops und die hochauflösenden Spektrumdaten des Subaru-Teleskops in Japan, um einen extrem metallarmen Stern mit einer äußerst besonderen chemischen Häufigkeit (LAMOST J1010+2358) zu entdecken. Die chemischen Häufigkeitsmerkmale dieses Sterns können nicht durch das theoretische Modell einer Kernkollaps-Supernova erklärt werden, stehen jedoch in hohem Maße im Einklang mit den theoretischen Berechnungsergebnissen einer Paarinstabilitäts-Supernova mit der 260-fachen Masse der Sonne.

Vergleich des chemisch reichhaltigen, eigentümlichen Sterns LAMOST J1010+2358 mit Supernova-Modellen. (Foto mit freundlicher Genehmigung des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften)

Gutachter der Fachzeitschrift Nature kommentierten, dass diese Entdeckung zum ersten Mal entscheidende Beweise für den Zusammenhang zwischen instabilen Supernovas und der chemischen Häufigkeit von Sternen im Halo der Milchstraße liefere. In Zukunft können wir unser Verständnis der Evolutionsgeschichte der Milchstraße vertiefen, indem wir die Überreste der ersten Sternengeneration analysieren.

„Diese Arbeit ist von großer Bedeutung für die Untersuchung der anfänglichen Massenfunktion der ersten Sternengeneration und wird tiefgreifende Auswirkungen auf die Forschung zum Ursprung der Elemente, zur Sternentstehung im frühen Universum und zur chemischen Evolution von Galaxien haben“, sagte Zhao Gang. (Reporter Zhang Quan)