Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat den ersten Beweis dafür gefunden, dass Millionen supermassiver Sterne mit der 10-fachen Sonnenmasse in der Morgendämmerung des Universums lauern könnten.
Diese nur 440 Millionen Jahre nach dem Urknall entstandenen Sterne können Aufschluss darüber geben, wie unser Universum erstmals mit schweren Elementen besiedelt wurde. Die Forscher, die die Riesensterne „Himmelsmonster“ nannten, veröffentlichten ihre Ergebnisse am 5. Mai in der Zeitschrift Astronomie und Astrophysik.
„Heute glauben wir, dank der vom James Webb-Weltraumteleskop gesammelten Daten den ersten Hinweis auf die Anwesenheit dieser außergewöhnlichen Sterne gefunden zu haben“, sagte die leitende Studienautorin Corinne Charbonnel, Professorin für Astronomie an der Universität Genf in der Schweiz.
Forscher haben die chemischen Signaturen von Riesensternen in Kugelsternhaufen gefunden – Clustern aus Zehntausenden bis Millionen dicht gepackten Sternen, von denen viele zu den ältesten gehören, die sich jemals in unserem Universum gebildet haben. Ungefähr 180 Kugelsternhaufen prägen unsere Milchstraße, und weil sie so alt sind, bieten sie den Astronomen Zeitfenster in die frühesten Jahre unseres Universums.
Geheimnisvollerweise weisen einige der Sterne in diesen Sternhaufen völlig unterschiedliche Anteile an Elementen (Sauerstoff, Stickstoff, Natrium und Aluminium) auf, obwohl sie etwa zur gleichen Zeit und aus denselben Gas- und Staubwolken vor 13,4 Milliarden Jahren entstanden sind.
Astronomen glauben, dass eine solche Vielfalt an Elementen durch die Existenz supermassereicher Sterne erklärt werden kann – kosmische Riesen, die in den dichteren Bedingungen des frühen Universums geboren wurden und ihren Treibstoff bei viel höheren Temperaturen verbrannten und schwerere Elemente bildeten, die später kleinere Babysterne „kontaminierten“. (die normalerweise aus viel leichteren Elementen bestehen).
Aber diese Sterne zu finden war nicht einfach. Die feurigen Riesen, die 5 bis 000 Mal so groß wie unsere Sonne sind, brannten bei einer Temperatur von 10 Millionen Grad Fahrenheit (000 Millionen Grad Celsius). Da die größeren, helleren und heißeren Sterne am schnellsten aussterben, haben diese kosmischen Monster ihren Untergang schon vor langer Zeit durch extrem starke Explosionen, sogenannte Hypernovae, erlebt.
„Kugelsternhaufen sind 10 bis 13 Milliarden Jahre alt, während Supernovae eine maximale Lebensdauer von zwei Millionen Jahren haben. Daher verschwanden sie schon sehr früh aus den heute beobachtbaren Clustern. Es bleiben nur indirekte Spuren übrig“, sagte der Co-Autor der Forschung, Marc Giles, Professor für Astrophysik an der Universität Barcelona, in einer Erklärung.
Um die verstreuten chemischen Überreste antiker Monster zu entdecken, richteten die Forscher die Infrarotkamera des JWST auf die Galaxie GN-z11, eine der entferntesten und ältesten jemals entdeckten Galaxien, die 13,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Verschiedene Chemikalien absorbieren und emittieren Licht mit unterschiedlichen Frequenzen. Durch die Aufschlüsselung des Lichts, das von den verschiedenen Kugelsternhaufen in GN-z11 kommt, fanden Astronomen heraus, dass seine Sterne nicht nur dicht gepackt, sondern auch von einem hohen Stickstoffgehalt umgeben sind.
„Die starke Präsenz von Stickstoff kann nur durch die Verbrennung von Wasserstoff bei extrem hohen Temperaturen erklärt werden, die nur der Kern supermassereicher Sterne erreichen kann“, sagte Charbonnel.
Nachdem die Forscher erste Hinweise auf die Himmelsmonster gefunden haben, werden sie weitere Kugelsternhaufen in weiteren Galaxien untersuchen, um herauszufinden, ob ihre Entdeckung woanders liegen sollte.
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