Auf der Suche nach Beweisen für die ersten Sterne, die jemals existierten

Mit der Alterung des Universums hat sich auch die Art der darin vorkommenden Sterne verändert. Schwere Elemente wie Eisen entstehen durch die Reaktionen, die im Inneren von Sternen ablaufen, und wenn diesen Sternen irgendwann die Energie ausgeht Treibstoff und explodieren als Supernovae, diese schwereren Elemente werden verteilt und in die nächste Generation von Sternen integriert. Im Laufe der Zeit erreichten die Sterne also nach und nach einen höheren Anteil dieser schwereren Elemente, den Astronomen als ihre Metallizität bezeichnen.

Das heißt, wenn man auf die allerersten Sterne zurückblicken könnte, die geboren wurden, als das Universum noch jung war, würden sie sich deutlich von den heutigen Sternen unterscheiden. Diese frühen Sterne sind als Sterne der Population III bekannt. Sie entstanden, als das Universum weniger als 100 Millionen Jahre alt war, und die Suche nach ihnen war einer der heiligen Grale der astronomischen Forschung.

Diese künstlerische Darstellung zeigt ein Feld von Sternen der Population III, wie sie nur 100 Millionen Jahre nach dem Urknall erschienen wären.
Diese künstlerische Darstellung zeigt ein Feld von Sternen der Population III, wie sie nur 100 Millionen Jahre nach dem Urknall erschienen wären. Astronomen haben möglicherweise die ersten Anzeichen ihrer alten chemischen Überreste in den Wolken rund um einen der am weitesten entfernten Quasare entdeckt, die jemals entdeckt wurden.
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

Jetzt haben Astronomen, die das Gemini North-Teleskop auf Hawaii nutzen, möglicherweise zum ersten Mal Trümmer dieser unglaublich frühen Sterne identifiziert. Die Forscher untersuchten einen sehr weit entfernten Quasar, ein helles Zentrum einer Galaxie, und beobachteten die chemische Zusammensetzung der ihn umgebenden Wolken. Sie fanden heraus, dass diese Zusammensetzung ungewöhnlich war und ein sehr hohes Verhältnis von Eisen zu Magnesium aufwies. Dies deutet darauf hin, dass das Material von einem sehr frühen Stern gebildet worden sein könnte, der ein dramatisches Ereignis namens a erlebte Paarinstabilitäts-Supernova. Diese theoretische Art von Supernova ist äußerst kraftvoll und könnte bei diesen frühen Sternen mit geringer Metallizität auftreten.

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Durch die Suche nach den Überresten dieser besonderen Supernovae hatten die Forscher die besten Chancen, Material früher Sterne zu identifizieren. „Mir war klar, dass der Supernova-Kandidat dafür eine Paarinstabilitäts-Supernova eines Sterns der Population III sein würde bei dem der gesamte Stern explodiert, ohne einen Rest zurückzulassen“, sagte der Hauptautor Yuzuru Yoshii von der Universität Tokio A Stellungnahme. „Ich war erfreut und etwas überrascht, eine Paarinstabilitäts-Supernova eines Sterns mit einer Masse von etwa 300 zu finden mal so groß wie die der Sonne ergibt ein Verhältnis von Magnesium zu Eisen, das mit dem niedrigen Wert übereinstimmt, den wir für ermittelt haben Quasar."

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Die Suche nach weiteren Überresten früher Sterne könnte uns dabei helfen, weitere Beispiele zu finden und mehr darüber zu erfahren, wie das Universum so entstanden ist, wie wir es heute sehen. „Wir wissen jetzt, wonach wir suchen müssen; Wir haben einen Weg“, sagte Co-Autor Timothy Beers von der University of Notre Dame. „Wenn dies lokal im sehr frühen Universum geschehen wäre, was hätte geschehen sollen, dann würden wir erwarten, Beweise dafür zu finden.“

Die Forschung ist veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal.

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