James-Webb-Teleskop hat einige der allerersten Sterne gefunden

Dank der Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) sind Beweise für die erste Generation von Sternen im Universum ans Licht gekommen. Forscher halten es für möglich, damit eine ganz besondere Entdeckung gemacht zu haben.

Allererste Sternen-Generation

Der Beweis für die womöglich allerersten je entstandenen Sterne befindet sich in einer der am weitesten entfernten bekannten Galaxien: Die Galaxie mit der Bezeichnung GN-z11 wurde im Jahr 2015 vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckt und galt bis zum Start des James-Webb-Weltraumteleskops als die am weitesten entfernte bekannte Galaxie.

GN-z11 ist ein bevorzugtes Ziel für die Untersuchung durch das neue James-Webb-Weltraumteleskop. Zwei neue Erkentnisse werfen dabei jetzt ein interessantes Licht auf die Galaxie.


Ein Astronomenteam unter der Leitung von Roberto Maiolino von der Universität Cambridge hat GN-z11 mit den beiden Nahinfrarotinstrumenten des JWST, der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Nahinfrarotspektrometer (NIRSpec), untersucht. Die Forscher entdeckten Beweise für die erste Generation von Sternen, die sogenannten Populationssterne III, sowie für ein supermassereiches Schwarzes Loch, das riesige Mengen an Materie verschlingt und mit einer enormen Beschleunigung wächst.

Wissenschaftler können das Alter eines Sterns anhand des Gehalts an schweren Elementen berechnen, die von früheren Generationen von Sternen gebildet wurden, die lebten und starben und diese schweren Elemente in den Weltraum schleuderten, wo sie schließlich in Sternentstehungsgebieten zur Bildung neuer Sternkörper recycelt wurden.

Population I- und Population II-Sterne

Die jüngsten Sterne, die in den letzten fünf oder sechs Milliarden Jahren entstanden sind, werden als Sterne der Population I bezeichnet und weisen den höchsten Gehalt an schweren Elementen auf. Unsere Sonne ist ein Stern der Population I. Ältere Sterne enthalten weniger schwere Elemente, weil es vor ihnen weniger Generationen von Sternen gegeben hat. Wir nennen sie Populations-II-Sterne, und sie leben in den ältesten Regionen unserer Milchstraßengalaxie.

Populations-III-Sterne hingegen waren bisher eine reine Hypothese. GN-z11 birgt eine Reihe von Geheimnissen. Da es vor ihnen keine anderen Sterne gab, enthielten sie keine schweren Elemente und bestanden nur aus dem ursprünglichen Wasserstoff und Helium, die beim Urknall entstanden waren. Man nimmt an, dass diese ersten Sterne auch extrem leuchtkräftig waren, mit einer Masse von mindestens mehreren hundert Sonnen.

Keine direkte Beobachtung

Obwohl Astronomen noch keine Sterne der Population III direkt gesehen haben, entdeckte Maiolinos Team indirekte Hinweise auf solche Sterne in GN-z11, und zwar in der Form eines Klumpen von ionisiertem Helium.

"Die Tatsache, dass wir außer Helium nichts anderes sehen, deutet darauf hin, dass dieser Klumpen ziemlich unberührt sein muss", so Maiolino in einer Erklärung. "Das ist etwas, das von der Theorie und von Simulationen in der Nähe von besonders massereichen Galaxien aus diesen Epochen erwartet wurde - dass es im Halo überlebende Taschen mit unberührtem Gas geben sollte, die kollabieren und Sterne der Population III bilden können."

In der Zwischenzeit fand Maiolinos Team auch noch Hinweise auf ein Schwarzes Loch mit zwei Millionen Sonnenmassen im Herzen von GN-z11. "Wir haben extrem dichtes Gas gefunden, wie es in der Nähe von supermassereichen Schwarzen Löchern üblich ist, die Gas akkretieren", so Maiolino. "Dies waren die ersten eindeutigen Anzeichen dafür, dass GN-z11 ein Schwarzes Loch beherbergt, das Materie verschlingt."


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