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Forscher des Niels-Bohr-Instituts haben mithilfe der in Chile befindlichen Riesenteleskope der ESO „antike“ Sterne untersucht. Wie sie zu Heavy-Metal-Sternen wurden, war schon immer ein Rätsel, aber jetzt verfolgen Astronomen ihre Ursprünge bis zum Beginn unserer Galaxie.

Es wird vermutet, dass das Universum kurz nach dem Urknall mit Wasserstoff, Helium und… dunkler Materie gefüllt war. Als das Trio anfing, sich auf sich selbst zu komprimieren, wurden die ersten Sterne geboren. Im Kern dieser Neophytensonnen wurden dann schwere Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff erzeugt. Ein paar hundert Millionen Jahre später? Hallo! Alle Elemente werden jetzt berücksichtigt. Es ist eine ordentliche Lösung, aber es gibt nur ein Problem. Es scheint, dass die allerersten Sterne nur etwa 1/1000 der schweren Elemente hatten, die in sonnenähnlichen Sternen der Gegenwart gefunden wurden.

Wie passiert das? Jedes Mal, wenn ein massereicher Stern das Ende seines Lebens erreicht, erzeugt er entweder einen planetarischen Nebel – in dem sich Schichten von Elementen allmählich vom Kern lösen – oder er wird zur Supernova – und sprengt die frisch erzeugten Elemente in einer heftigen Explosion heraus. In diesem Szenario verschmelzen die Materialwolken erneut… kollabieren erneut und bilden weitere neue Sterne. Es ist nur dieses Muster, das Sterne hervorbringt, die sich immer „elementarer“ konzentrieren. Es ist eine akzeptierte Vermutung – und das macht die Entdeckung von Heavy-Metal-Stars im frühen Universum zu einer Überraschung. Und noch überraschender …

Genau hier in der Milchstraße.

"In den äußeren Teilen der Milchstraße gibt es alte" Sternfossilien "aus der Kindheit unserer eigenen Galaxie. Diese alten Sterne liegen in einem Heiligenschein über und unter der flachen Scheibe der Galaxie. In einem kleinen Prozentsatz – ungefähr ein bis zwei Prozent dieser primitiven Sterne – finden Sie abnormale Mengen der schwersten Elemente im Vergleich zu Eisen und anderen „normalen“ schweren Elementen “, erklärt Terese Hansen, Astrophysikerin in der Forschungsgruppe Astrophysics and Planetary Wissenschaft am Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen.

Aber das Studium dieser antiken Sterne fand nicht über Nacht statt. Durch den Einsatz der großen ESO-Teleskope in Chile brauchte das Team mehrere Jahre, um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen. Es basierte auf den Ergebnissen von 17 „abnormalen“ Sternen, die scheinbar Elementkonzentrationen aufwiesen – und anschließend auf weiteren vier Jahren Studien mit dem Nordic Optical Telescope auf La Palma. Terese Hansen verwendete ihre Masterarbeit, um die Beobachtungen zu analysieren.

„Nachdem ich mich einige Jahre lang mit diesen sehr schwierigen Beobachtungen beschäftigt hatte, wurde mir plötzlich klar, dass drei der Sterne klare Orbitalbewegungen hatten, die wir definieren konnten, während der Rest nicht fehl am Platz rührte und dies ein wichtiger Hinweis für die Erklärung dieser Art war Der Mechanismus muss die Elemente in den Sternen erzeugt haben “, erklärt Terese Hansen, die zusammen mit Forschern des Niels Bohr Institute und der Michigan State University, USA, die Geschwindigkeiten berechnete.

Was genau erklärt diese Art von Konzentrationen? Hansen erklärt, dass es zwei populäre Theorien gibt. Der erste platziert den Ursprung als ein enges Doppelsternsystem, in dem man Supernova geht und seinen Begleiter mit Schichten schwererer Elemente überschwemmt. Der zweite ist ein massereicher Stern, der ebenfalls Supernova wird, aber die Elemente in sich ausbreitenden Strömen ausspuckt und Gaswolken imprägniert, die sich dann zu Halo-Sternen gebildet haben.

„Meine Beobachtungen der Bewegungen der Sterne zeigten, dass die große Mehrheit der 17 schwerelementreichen Sterne tatsächlich Single sind. Nur drei (20 Prozent) gehören zu Doppelsternsystemen – das ist völlig normal, 20 Prozent aller Sterne gehören zu Doppelsternsystemen. Die Theorie des vergoldeten Nachbarsterns kann also nicht die allgemeine Erklärung sein. Der Grund, warum einige der alten Sterne ungewöhnlich reich an schweren Elementen wurden, muss daher sein, dass explodierende Supernovae Jets in den Weltraum schickten. Bei der Supernova-Explosion bilden sich schwere Elemente wie Gold, Platin und Uran. Wenn die Jets auf die umgebenden Gaswolken treffen, werden sie mit den Elementen angereichert und bilden Sterne, die unglaublich reich an schweren Elementen sind “, sagt Terese Hansen, die sofort Nach ihren bahnbrechenden Ergebnissen wurde ihr von einer der führenden europäischen Forschungsgruppen für Astrophysik an der Universität Heidelberg ein Promotionsstipendium angeboten.

Mögen alle Heavy Metal Stars Gold werden!

Originalstory Quelle: Pressemitteilung des Niels Bohr Instituts. Zur weiteren Lektüre: Die Binärfrequenz von mit r-Prozesselementen verstärkten metallarmen Sternen und ihre Auswirkungen: Chemische Markierung im primitiven Halo der Milchstraße.