Im Jahr 2024 entdeckte der Astrophysiker Stephen Giacalone einen Braunen Zwerg, der offenbar durch Kernakkretion entstanden war und damit faktisch der größte jemals existierende Planet ist. Es ist bekannt, dass Planeten in der Entstehung turbulenten Bedingungen in ihren Sonnensystemen ausgesetzt sind. Eine neue Beobachtung aus dem Jahr 2026 liefert überzeugende Beweise dafür, wie die erste Sterngeneration in Zwerggalaxien starb und ihre Nachfolger chemisch anreicherte.
Braune Zwerge könnten einfach nur aufgeblähte Planeten sein.
Viele astronomische Objekte folgen klaren Regeln und lassen sich in ordentliche Kategorien einordnen, doch Braune Zwerge (Himmelskörper, die zu massereich sind, um nur Planeten zu sein, aber zu klein, um echte Sterne zu sein) weigern sich weiterhin, diese Regeln zu befolgen.
Astronomen untersuchten kürzlich 70 Objekte, von Planeten mit Jupitermasse bis hin zu Braunen Zwergen kurz vor der Sternentstehung. Durch die Analyse des Zusammenhangs zwischen der Masse dieser Objekte und bestimmten Eigenschaften ihrer Sonnensysteme (beispielsweise ob die Sterne Elemente schwerer als Helium enthalten oder wie kreisförmig die Umlaufbahnen der Objekte sind) hofften die Forscher, eine klare Trennlinie zwischen massereichen Objekten, die sich wie Sterne bilden, und kleineren, die sich wie Planeten entwickeln, ziehen zu können. Doch sie wurden enttäuscht, denn das Universum ist ein komplexes und vielschichtiges System.
Wie sich herausstellt, ist die Grenze zwischen Sternen und Planeten möglicherweise eher ein graues, verschwommenes Kontinuum, wie der Astrophysiker Gregory Gilbert von der UCLA und seine Kollegen in einem im März 2026 im The Astronomical Journal veröffentlichten Artikel argumentieren.
Sterne besitzen definitionsgemäß eine Masse von mindestens dem 80-Fachen der Jupitermasse und entstehen von außen nach innen. Wenn eine Gaswolke in einer Molekülwolke unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert, verschmelzen die dicht gepackten Atome in ihrem Kern und setzen dabei Wärme und Licht frei; ein Stern ist geboren.
Ein Größenvergleich von Planeten, Braunen Zwergen und den kleinsten Sternen. NASA/JPL-Caltech
Riesengasplaneten hingegen, die bis zu etwa die Masse des Jupiters erreichen, entstehen von innen nach außen. Zunächst verschmelzen mehrere Staubkörner zu einer Materiescheibe um einen jungen Stern, und ihre kombinierte Schwerkraft reicht aus, um noch mehr Staub anzuziehen. Das Material sammelt sich immer schneller an und bildet einen Gesteinskern, der von dicken Gasschichten umgeben ist.
Dazwischen befinden sich jedoch eine Reihe von Objekten, bei denen sich Astronomen nicht sicher sind, ob sie diese als „gescheiterte Sterne“ oder „expandierte Planeten“ einstufen sollen.
Braune Zwerge, deren Masse das 13- bis 80-Fache der Jupitermasse beträgt, sind nicht massereich genug, um Wasserstoff wie ein echter Stern zu Helium zu fusionieren. Sie sind jedoch groß genug, um Deuterium zu fusionieren – ein Wasserstoffisotop, das neben Protonen und Elektronen auch ein Neutron enthält. Die Fusion von Deuterium zu Helium erfordert weniger Druck als die Fusion von reinem Wasserstoff. Dann gibt es noch die sogenannten „Subbraunen Zwerge“ – Gasriesen, die für planetare Verhältnisse enorm groß sind, aber nicht groß genug, um als echte Braune Zwerge zu gelten.
Idealerweise sollte es eine klare Grenze geben: Objekte mit Massen über einem bestimmten Wert sollten gescheiterte Sterne sein, die durch den Kollaps von Gaswolken entstanden sind, während Objekte mit Massen unter diesem Wert expandierte Planeten sein sollten, die aus planetaren Scheiben kondensiert sind.
Bislang ist es den Astronomen jedoch noch nicht gelungen, eine einzige solche Linie nachzuweisen.
Im Jahr 2024 entdeckte der Astrophysiker Stephen Giacalone, einer der Koautoren der aktuellen Studie, einen Braunen Zwerg, der offenbar durch Kernakkretion entstanden war und damit faktisch der größte jemals existierende Planet ist. Einige Sub-Braune Zwerge – Riesenplaneten, die nicht groß genug sind, um als Braune Zwerge zu gelten – scheinen durch Gravitationskollaps entstanden zu sein. Das bedeutet, dass sie so wenig erfolgreich darin waren, Sterne zu werden, dass sie nicht einmal zu Braunen Zwergen werden konnten.
„Es muss noch genau ermittelt werden, wie groß das Objekt infolge der Kernakkretion sein könnte oder wie klein es infolge von Scheibeninstabilität oder Wolkenfragmentierung sein könnte“, schrieben Gilbert und seine Kollegen in ihrer Arbeit.
Gilbert und seine Kollegen verwendeten statistische Modelle, um zu testen, wie die Masse ihrer Objekte mit der chemischen Zusammensetzung ihrer Wirtssterne und der Form der Umlaufbahnen der Objekte zusammenhängt.
Eine Analyse der Bahnexzentrizität dieser Objekte (ein Maß dafür, wie nahe ihre Umlaufbahn einem perfekten Kreis kommt) liefert praktisch dasselbe Ergebnis. Objekte mit geringerer Masse weisen tendenziell kreisförmigere Umlaufbahnen auf, während die massereichsten Objekte, ähnlich wie Braune Zwerge, ausgeprägtere Exzentrizitäten zeigen. Gilbert und seine Kollegen stellten jedoch fest, dass dieser Trend sehr allmählich verläuft.
Künstlerische Darstellung eines Braunen Zwergs. Nazariy Neshcherensky/iStock/Getty Images
„Es ist vernünftig anzunehmen, dass mit zunehmender Masse eines Objekts die Wahrscheinlichkeit seiner Entstehung durch Kernakkretion abnimmt und die Wahrscheinlichkeit seiner Entstehung durch Gravitationsinstabilität [Gaswolkenkollaps] zunimmt“, schrieben die Forscher in ihrer kürzlich erschienenen Arbeit, „aber es handelt sich dabei eher um ein Spektrum als um eine klare Einteilung der Objekte in zwei Gruppen.“
Und dann ist da noch die Metallizität. Ein Planet kann nur dann schnell genug Material ansammeln, um zu einem Gasriesen heranzuwachsen, wenn er sich in einem Sternsystem mit sehr hohem Metallgehalt bildet – das heißt, wenn es viele Elemente schwerer als Helium enthält (hauptsächlich Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen). Gäbe es also eine klare Trennlinie zwischen den massereicheren Objekten, die durch den Kollaps von Molekülwolken entstehen, und den masseärmeren Objekten, die durch Akkretion gebildet werden, würden Forscher wie Gilbert und seine Kollegen erwarten, dass kleinere Subbraune Zwerge nur in metallreichen Sternsystemen entstehen. Doch genau das beobachteten Gilbert und seine Kollegen in ihren Daten nicht.
Stattdessen scheint kein Zusammenhang zwischen der Masse eines Gasriesen und der Metallizität seines Sonnensystems zu bestehen. Dies deutet darauf hin, dass einige dieser Objekte durch Kernakkretion entstanden sind, während andere eher wie Sterne geformt wurden – mit demselben Endergebnis und oft derselben Masse. Das bedeutet, dass wir derzeit durch Beobachtung eines Objekts nicht feststellen können, ob es sich um einen „gescheiterten Stern“ oder einen außergewöhnlich erfolgreichen Planeten handelt.
„Es ist möglich, dass eine klare Trennlinie zwischen den Entstehungskanälen existiert, aber wir haben sie noch nicht entdeckt, entweder weil wir nicht genügend Objekte haben oder weil wir noch nicht die richtige Kombination von Parametern untersucht haben“, schrieben Gilbert und seine Kollegen in ihrer jüngsten Arbeit.
In einer Veröffentlichung des NASA-Projekts „Backyard Worlds: Planet 9“ heißt es, dass Freiwillige die Zahl der bekannten Braunen Zwerge praktisch verdoppelt und in den letzten 10 Jahren seit Projektbeginn mehr als 3.000 neue Entdeckungen gemacht haben.
Braune Zwerge sind etwa jupitergroße Gaskugeln mit geringerer Masse als Sterne. In der Nähe der Sonne kommt auf drei bis vier Sterne ein Brauner Zwerg.
Obwohl Braune Zwerge häufig vorkommen, sind sie schwer zu entdecken, da sie im Vergleich zu Sternen sehr schwach leuchten. Die doppelt so große Anzahl an Braunen Zwergen, die nun erforscht werden können, ermöglicht Astronomen ein tieferes Verständnis dieser schwer fassbaren Objekte. Diese wichtige neue Liste Brauner Zwerge hat bereits eine neue Objektklasse – extreme Unterzwerge vom Spektraltyp T – und eine Reihe weiterer Raritäten, wie ultrakühle Objekte und einen Braunen Zwerg mit Polarlichtern, enthüllt. Sie hat uns außerdem geholfen, die Massenverteilung in unserer Galaxie zu kartieren und unsere kosmische Umgebung genauer zu erfassen.
Eine Künstlerdarstellung eines Braunen Zwergs, erstellt von William Pendrill, einem Freiwilligen des Projekts „Backyard Worlds: Planet 9“. „Backyard Worlds: Planet 9“ hat die Entdeckung von über 3.000 solcher Objekte in den letzten zehn Jahren bekannt gegeben und damit die Gesamtzahl verdoppelt. William Pendrill
Die Forschungsergebnisse wurden im Mai 2026 in einem Artikel im Astronomical Journal veröffentlicht. Die Studie wurde von dem Astronomen Adam Schneider vom U.S. Naval Observatory geleitet und basiert auf zehn Jahren Arbeit mit der Beteiligung von rund 200.000 Freiwilligen. Von den 75 Autoren des Artikels sind 61 Freiwillige. Die beiden anderen Autoren begannen ihre Mitarbeit im Team als Freiwillige und schlugen später eine Karriere in der Astronomie ein.
Freiwillige entdeckten Braune Zwerge auf Bildern der stillgelegten NASA-Raumsonden WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) und NEOWISE-R (Near-Earth-Object WISE Reactivation Mission). Sie analysierten die Daten mithilfe der Citizen-Science-Plattform Zooniverse und suchten in den über 16 Jahre gesammelten, flackernden Bildern nach sich bewegenden Objekten. Einige Freiwillige entwickelten sogar eigene Suchwerkzeuge und Datenanalysesoftware.
Das Projekt „Backyard Worlds: Planet 9“ analysiert weiterhin mehr als 2 Milliarden Quellen, die von den Teleskopen WISE und NEOWISE-R beobachtet wurden.
Planeten wie die in unserem Sonnensystem entstehen durch einen Bottom-up-Prozess, bei dem sich kleine Gesteins- und Eisbrocken zusammenfügen und mit der Zeit an Größe zunehmen. Je massereicher der Planet jedoch ist, desto schwieriger lässt sich seine Entstehung auf diese Weise erklären.
Astronomen nutzten das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, um 29 Cygni b zu untersuchen, ein Objekt mit etwa der 15-fachen Jupitermasse, das einen nahen Stern umkreist. Sie fanden zahlreiche Belege dafür, dass 29 Cygni b tatsächlich durch diesen „Bottom-up“-Prozess entstanden ist, und lieferten damit neue Erkenntnisse darüber, wie die massereichsten Planeten entstehen, wie in den Astrophysical Journal Letters berichtet wurde.
Die Planetenentstehung findet im Allgemeinen in riesigen Gas- und Staubscheiben um Sterne durch einen Prozess namens Akkretion statt. Staubpartikel verdichten sich zu kleinen Partikeln, die kollidieren und anwachsen, wodurch Protoplaneten und schließlich Planeten entstehen. Die größten dieser Planeten sammeln dann Gas an und entwickeln sich zu Riesen wie Jupiter. Da die Entstehung von Gasriesen länger dauert und die Scheibe aus planetenbildendem Material schließlich verdampft und verschwindet, enthalten Planetensysteme weitaus mehr kleine als große Planeten.
Sterne entstehen hingegen, wenn eine riesige Gaswolke zerfällt und jedes Fragment unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert, wodurch es kleiner und dichter wird. Ein ähnlicher Zerfallsprozess könnte theoretisch auch in protoplanetaren Scheiben stattfinden. Dies könnte erklären, warum einige sehr massereiche Objekte Milliarden von Kilometern von ihren Zentralsternen entfernt gefunden werden, in Regionen, in denen die protoplanetare Scheibe zu dünn gewesen wäre, um Materie aufzunehmen.
Der Stern 29 Cygni b liegt an der Schnittstelle zweier möglicher Entstehungsmechanismen. Er ist 15-mal schwerer als Jupiter und umkreist seinen Stern in einer durchschnittlichen Entfernung von 2,4 Milliarden Kilometern (1,5 Milliarden Meilen), was in etwa der Entfernung von Uranus in unserem Sonnensystem entspricht. Das Forschungsteam wählte ihn als Studienobjekt, da seine Entstehung potenziell durch beide dieser Prozesse verursacht werden könnte.
Der in dieser Künstlerdarstellung gezeigte Exoplanet 29 Cygni b ist ein Gasriese mit einer Masse von etwa dem 15-Fachen der Jupitermasse. Astronomen untersuchten 29 Cygni b mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA. Sie kamen zu dem Schluss, dass er wahrscheinlich durch Akkretion von Materie aus einer Scheibe und nicht durch deren Fragmentierung entstanden ist. NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
„In Computermodellen könnte die Fragmentierung von Datenträgern leicht Massen erzeugen, die deutlich größer als 29 Cygni b sind. Dies ist die kleinste Masse, die plausibel erreicht werden kann. Gleichzeitig ist sie aber auch ungefähr die größte Masse, die durch Akkretion entstehen könnte“, sagte Hauptautor William Balmer von der Johns Hopkins University und dem Space Telescope Science Institute in Baltimore.
Das Balmer-Beobachtungsprogramm nutzte die Nahinfrarotkamera (NIRCam) des Webb-Teleskops im Koronografenmodus, um den Planeten 29 Cygni b direkt abzubilden. Dieser Planet war das erste von vier Objekten, die im Rahmen des Programms beobachtet wurden und deren Masse jeweils zwischen dem 1- und 15-Fachen der Jupitermasse liegt. Darüber hinaus forderte das Team, dass die Objekte ihre Sterne in einer Entfernung von etwa 15 Milliarden Kilometern umkreisen.
Alle Planeten waren jung und aufgrund ihrer Entstehung noch heiß, mit Temperaturen zwischen 530 und 1000 Grad Celsius (1000 bis 1900 Grad Fahrenheit). Dadurch war gewährleistet, dass die chemische Zusammensetzung ihrer Atmosphären derjenigen der Planeten in HR 8799 ähnelte, einem System, das Balmer bereits zuvor untersucht hatte. Durch die Auswahl geeigneter Filter konnte das Team die Lichtabsorption von Kohlendioxid (CO₂) und Kohlenmonoxid (CO) nachweisen und so die Häufigkeit dieser schwereren chemischen Elemente, die Astronomen zusammenfassend als Metalle bezeichnen, bestimmen.
Sie fanden überzeugende Beweise dafür, dass Planet 29 Cygni b im Vergleich zu seinem Zentralstern, dessen Zusammensetzung unserer Sonne ähnelt, mit Metallen angereichert ist. Angesichts der Planetenmasse entspricht die Menge an schweren Elementen in ihm etwa 150 Erdmassen. Dies deutet darauf hin, dass er große Mengen metallreicher Feststoffe aus der protoplanetaren Scheibe aufgenommen hat.
Astronomen nutzten das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, um 29 Cygni b, einen Planeten mit der 15-fachen Jupitermasse, direkt abzubilden. Sie fanden Hinweise auf schwere chemische Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff, was stark darauf hindeutet, dass er durch Akkretion innerhalb einer protoplanetaren Scheibe entstanden ist. NASA, ESA, CSA, William Bulmer (JHU, STScI), Laurent Pueyo (STScI); Bildverarbeitung: Alyssa Pagan (STScI)
Das Team nutzte außerdem das bodengebundene optische Teleskop CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy), um zu bestimmen, ob die Umlaufbahn des Planeten mit der Rotation des Sterns übereinstimmte. Sie bestätigten diese Übereinstimmung, wie für ein Objekt, das aus einer protoplanetaren Scheibe entstanden ist, zu erwarten.
„Wir konnten die Bahndaten des Planeten aktualisieren und auch Beobachtungen des Zentralsterns durchführen, um seine Ausrichtung relativ zu dieser Bahn zu bestimmen“, sagte Ash Messier, Koautor und Doktorand an der Johns Hopkins University. „Wir konnten zeigen, dass die Neigung der Planetenbahn nahezu mit der Rotationsachse des Sterns übereinstimmt, ähnlich wie bei Planeten in unserem Sonnensystem.“
„Zusammengenommen deuten diese Daten stark darauf hin, dass 29 Cygni b in einer protoplanetaren Scheibe durch die rasche Akkretion metallreichen Materials entstanden ist und nicht durch Gasfragmentierung“, sagte Balmer. „Mit anderen Worten: Er entstand als Planet, nicht als Stern.“
Während das Team Daten zu den drei anderen Objekten ihres Programms sammelt, plant es, nach Hinweisen auf Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den Planeten mit geringerer und höherer Masse zu suchen. Dies sollte weitere Einblicke in ihre Entstehungsmechanismen ermöglichen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für die Weltraumforschung. Webb entschlüsselt die Geheimnisse unseres Sonnensystems, richtet den Blick über es hinaus auf ferne Welten um andere Sterne und erforscht die rätselhafte Struktur und den Ursprung unseres Universums sowie unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner, der ESA (Europäischen Weltraumorganisation) und der CSA (Kanadischen Weltraumorganisation).
Eine weitere Studie zeigt, dass ein starker Ausbruch eines jungen sonnenähnlichen Sterns harte Bedingungen für entstehende Planeten in seinem System schafft.
Ein Wissenschaftlerteam des Center for Astrophysics (CfA) nutzte das Submillimeter Array (SMA), ein Teleskoparray auf dem Mauna Kea in Hawaii, um den jungen Stern HD 283572 zu beobachten. Die Forscher stellten fest, dass die Helligkeit von HD 283572 innerhalb weniger Stunden um Hunderte Male anstieg. Dieser beobachtete Ausbruch gilt als einer der stärksten jemals beobachteten Sternausbrüche, wie die Astrophysical Journal Letters Anfang 2024 berichteten.
Der etwa 400 Lichtjahre entfernte Planet HD 283572 ist ungefähr 1,4-mal massereicher als die Sonne, aber mit knapp 3 Millionen Jahren mehr als tausendmal jünger als unsere Sonne, die etwa 4,6 Milliarden Jahre alt ist. Das bedeutet, dass Astronomen HD 283572 in derselben Entwicklungsphase beobachteten wie die Sonne, als Planeten wie die Erde zu entstehen begannen.
Künstlerische Darstellung der Planetenentstehung aus einer Materiescheibe um einen Stern. NASA
Folglich könnten diese Daten darauf hindeuten, dass bei der Entstehung von Planeten, einschließlich derer in unserem Sonnensystem, turbulente Bedingungen herrschen müssen.
„Wir waren überrascht, einen ungewöhnlich hellen Ausbruch eines gewöhnlichen jungen Sterns zu beobachten“, sagte Teamleiter und CfA-Wissenschaftler Joshua Bennett Lovell in einer Erklärung. „Jegliche Planeten, die sich in diesem System hätten entwickeln können, wären durch den gewaltigen Ausbruch zerstört worden. Ich möchte dort nicht aufwachsen!“
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Stellare Flares, wie sie von Lovell und seinen Kollegen beobachtet wurden, entstehen vermutlich durch die Rotation von Sternen und die Verschränkung ihrer Magnetfelder.
So wie eine zu stark gespannte Feder kinetische Energie speichert, die freigesetzt werden muss, muss auch die in diesen verdrillten Magnetfeldern gespeicherte magnetische Energie freigesetzt werden. Bei Sternen führt dies zum Ausstoß beschleunigter Teilchen durch ihre Oberfläche ins Weltall.
Position des ausbrechenden jungen Sterns HD 283572 und seine Helligkeitsänderung zwischen Januar 2022 und März 2024. CfA/JB Lovell et al.
Die mit diesem Ausbruch von Sternenmaterial, dem Plasma, einhergehenden Eruptionen können die Helligkeit des Sterns um ein Vielfaches erhöhen und das über einen weiten Wellenlängenbereich. Die Detektion solcher Eruptionen bleibt jedoch schwierig, da diese Ereignisse im Wesentlichen zufällig auftreten und es daher keinen eindeutigen Hinweis darauf gibt, wann man ein Teleskop auf den Stern richten sollte, um seinen nächsten Ausbruch zu erfassen.
Dies traf mit Sicherheit auf HD 283572 zu, der vor seinem gewaltigen Ausbruch anscheinend inaktiv war.
„Jedes Mal, wenn wir das SMA-Teleskop nach diesem Ausbruch erneut auf den Stern richteten, sahen wir nichts“, erklärte Lovell. „Unsere Ergebnisse bestätigen, dass solche Ausbrüche im Millimeterwellenbereich selten sind, aber für Sterne dieses jungen Alters extrem stark sein können.“
Innerhalb von neun Stunden erreichte die Energie des Ausbruchs von HD 283572 Werte, die millionenfach höher waren als die von vergleichbaren Ausbrüchen in der Umgebung des Sonnensystems. Solche Ausbrüche sind so gewaltig, dass sie die Atmosphären junger, sich bildender Planeten zerstören können.
Die Entdeckung eines so gewaltigen Sonnensturms in dieser entscheidenden Phase der Entwicklung eines Planetensystems liefert Wissenschaftlern einen Schlüssel zum Verständnis der Druckverhältnisse, denen die Erde und ihre Zwillingsplaneten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ausgesetzt waren. Die Ergebnisse könnten auch Aufschluss darüber geben, welchen Bedingungen Exoplaneten in ihren frühen Entwicklungsstadien heute ausgesetzt sind.
Eine Illustration eines ausbrechenden jungen Sterns, der Herausforderungen für die Exoplanetenentwicklung darstellen könnte. CfA/Melissa Weiss
Das Forscherteam, das diese Studie durchgeführt hat, überwacht HD 283572 weiterhin, um festzustellen, wie oft der junge Stern ausbricht und ob dieses Leuchten die Entstehung der Atmosphären von Planeten um ihn herum beeinflussen könnte.
Darüber hinaus untersucht die SMA-Kampagne weitere junge Sterne, die HD 283572 ähneln, um deren typische Eigenschaften und Ausbruchshäufigkeit zu bestimmen. Laut den Forschern wird die Kombination der SMA-Daten mit Beobachtungen bei längeren Wellenlängen auch ein besseres Verständnis der Physik dieser Ausbrüche und der sie erzeugenden Prozesse ermöglichen.
Die Beobachtung aus dem Jahr 2026 liefert überzeugende Beweise dafür, wie die erste Generation von Sternen in Zwerggalaxien starb und ihre Nachfolger chemisch anreicherte.
Wissenschaftler haben die Rolle von „kosmischen Archäologen“ übernommen, um einen seltenen, eisenarmen Stern der zweiten Generation zu entdecken – quasi ein Fossil der chemischen Evolution unseres Universums. So wie uns Funde auf der Erde Aufschluss über vergangene Generationen von Menschen geben, liefert diese Beobachtung unwiderlegbare Beweise dafür, wie die erste Sterngeneration unterging und ihre Nachfolger chemisch anreicherte. Die Ergebnisse der Studie wurden am 16. März 2026 in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
In der Zwerggalaxie Pictor II, die sich etwa 150.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Pictor befindet, wurde mithilfe der Dark Energy Camera (DECam) am 4-Meter-Teleskop Victor M. Blanco ein Stern der zweiten Generation (POP II) entdeckt. Der Stern, mit der Bezeichnung Pic II-503, enthält nur 1/40.000 des Eisengehalts der Sonne, die ein Stern der dritten Generation (POP I) ist. Da Pic II-503 die niedrigste jemals außerhalb der Milchstraße beobachtete Eisenkonzentration aufweist, zählt er zu den ältesten jemals entdeckten Sternen.
Die Kamera zur Messung der Dunklen Energie ist im Victor Blanco Teleskop installiert, das hier zusammen mit anderen Teleskopen im Cerro Tololo Inter-American Observatory des Fermilab in Chile abgebildet ist.
Doch dieser Mangel ist nicht das Überraschendste an Pic II-503. Das Team entdeckte außerdem, dass dieser Stern vom Spektraltyp POP II einen massiven Kohlenstoffüberschuss aufweist: Sein Kohlenstoff-Eisen-Verhältnis ist mehr als 1.500-mal höher als das der Sonne. Dieser Überschuss spiegelt die einzigartige Kohlenstoffdichte wider, die für eisenarme Sterne im trüben äußeren Halo der Milchstraße charakteristisch ist.
„Entdeckungen wie diese sind kosmische Archäologie, die Entdeckung seltener Sternenfossilien, die Spuren der ersten Sterne des Universums bewahren“, sagte Chris Davis, Programmdirektor des NOIRLab der National Science Foundation, in einer Erklärung.
Die ersten Sterne im Universum, sogenannte POP-III-Sterne, entstanden, als die chemische Zusammensetzung des Kosmos auf Wasserstoff, Helium und geringe Mengen schwererer Elemente, die Astronomen als „Metalle“ bezeichnen, beschränkt war. Das bedeutet, dass diese POP-III-Sterne überwiegend aus Wasserstoff bestanden, mit geringen Mengen Helium und sehr geringen Mengen an Metallen. Der erste Kohlenstoff und das erste Eisen bildeten sich in den Kernen dieser Sterne – Material, das sich im interstellaren Medium ausbreitete, als diese Sterne am Ende ihres Lebens als Supernovae explodierten.
Interstellare Gas- und Staubwolken, die mit diesen Metallen angereichert waren, kühlten schließlich ab und kollabierten, wodurch eine zweite Sterngeneration entstand, die dank der Abgabe schwererer Elemente von ihren Vorgängern noch metallreicher wurde. Dies macht POP II zu einer Art Zeitkapsel, die eine wichtige Phase der chemischen Anreicherung des Universums dokumentiert.
„Die Entdeckung eines Sterns, der auf einzigartige Weise Schwermetalle aus den ersten Sternen bewahrt, lag angesichts der extremen Seltenheit dieser Objekte an der Grenze dessen, was wir für möglich gehalten hatten“, erklärte Teamleiter Anirudh Chiti von der Stanford University in einer Stellungnahme. „Durch den Nachweis der niedrigsten jemals in einer ultralichtschwachen Zwerggalaxie gemessenen Eisenhäufigkeit eröffnet Pic II-503 beispiellose Möglichkeiten zur Erforschung der Entstehung von Elementen in primordialen Systemen.“
Das erste bestätigte Beispiel eines POP-II-Sterns in einer lichtschwachen Zwerggalaxie, Pic II-503, wurde anhand von Daten des MAGIC-Projekts (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK) mit dem DECam-Teleskop als Stern mit extrem niedrigem Metallgehalt identifiziert. Dieses 54-tägige Beobachtungsprogramm hatte das ausdrückliche Ziel, die ältesten und chemisch ursprünglichsten Sterne in der Milchstraße und ihren Begleitgalaxien zu finden.
Sterne in der lichtschwachen Zwerggalaxie Pictor II, Heimat von Pic II-503, einem eisenarmen Stern zweiter Generation. CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Bildverarbeitung: Provost TA (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani und D. de Martin (NSF NOIRLab ).
Chiti und seine Kollegen kombinierten MAGIC-Daten mit Beobachtungen des Very Large Telescope (VLT) in der Atacama-Wüste im Norden Chiles und des Magellan-Baade-Teleskops, um in Pic II-503 eine geringe Eisen- und Kalziumhäufigkeit nachzuweisen – die niedrigste jemals außerhalb unserer Heimatgalaxie beobachtete. Dies wiederum zeigte, dass Pic II-503 der erste dokumentierte Fall einer chemischen Anreicherung in einer Zwerggalaxie ist.
Eine mögliche Erklärung für das erschreckend niedrige Eisen-Kohlenstoff-Verhältnis in Pic II-503 ist, dass die Supernova-Explosionen von POP-III-Sternen relativ energiearm waren. Das würde bedeuten, dass leichtere Elemente wie Kohlenstoff zwar ins interstellare Medium geschleudert wurden, schwerere Elemente wie Eisen jedoch in den Supernova-Trümmern zurückblieben.
Die Tatsache, dass Pic II-503 in einer der kleinsten jemals beobachteten Zwerggalaxien gefunden wurde, mit einem entsprechend geringen Gravitationseinfluss, unterstützt die Idee, dass POP III-Sterne in energiearmen Supernovae sterben.
Siehe auch... Vollständige Liste der HTML/Javascript-Ereignishandler mit Beispielen Liste der erforderlichen Dokumente für eine Website in der Russischen Föderation |
