Für Astronomen, Astrophysiker und Kosmologen war die Fähigkeit, die ersten in unserem Universum gebildeten Sterne zu entdecken, immer unzugänglich.
Das am weitesten entfernte Objekt, das jemals beobachtet wurde, war MACS 1149-JD, eine 13,2 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernte Galaxie, die im XDF-Bild (Hubble eXtreme Deep Field) zu sehen war.
Andererseits erlebte das Universum bis etwa 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall das, was Kosmologen das “dunkle Zeitalter” nennen, als das Universum mit Gaswolken gefüllt war, die sichtbares und infrarotes Licht verdeckten.
Glücklicherweise hat eine Gruppe von Forschern des Zentrums für Relativistische Astrophysik am Georgia Institute of Technology kürzlich Simulationen durchgeführt, die zeigen, wie die ersten Sterne aussahen.
Die Studie, die die in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society veröffentlichten Ergebnisse beschreibt, wurde von Jen Chiaki und John Wise, Forscher und außerordentlicher Professor an der CfRA (jeweils), geleitet.
Zu ihnen gesellten sich Forscher der Universität Rom, des Astronomischen Observatoriums von Rom, des Nationalen Instituts für Astrophysik (INAF) und des Nationalen Instituts für Kernphysik (INFN).
Basierend auf den Lebens- und Todeszyklen von Sternen schlagen Astrophysiker vor, dass die ersten Sterne im Universum sehr arm an Metallen waren. Diese Sterne entstanden etwa 100 Millionen Jahre nach dem Urknall und bestanden aus einer ursprünglichen Suppe aus Wasserstoffgas, Helium und Spuren von Leichtmetallen.
Diese Gase kollabierten und bildeten Sterne, die 1000-mal so massereich waren wie unsere Sonne.
Aufgrund ihrer Größe waren Sterne von kurzer Dauer und dauerten wahrscheinlich nur einige Millionen Jahre. Während dieser Zeit erschienen neue und schwerere Elemente in ihren Kernöfen, die sich dann zerstreuten, als die Sterne zusammenbrachen und in Supernovae explodierten.
Infolgedessen wird die nächste Generation von Sternen mit schwereren Elementen Kohlenstoff enthalten, was zur Bezeichnung von kohlenstoffverstärkten Sternen (CEMP) führt.
Die Zusammensetzung dieser Sterne, die heute von Astronomen gesehen werden kann, ist das Ergebnis der Nukleosynthese (Fusion) schwererer Elemente aus der ersten Generation von Sternen.
Durch die Untersuchung des Entstehungsmechanismus dieser metallarmen Sterne können Wissenschaftler Schlussfolgerungen darüber ziehen, was im kosmischen “dunklen Zeitalter” geschah, als sich die ersten Sterne bildeten.
Diese Forschung ist Teil eines Anbaugebietes, das als “galaktische Archäologie” bekannt ist.
So wie Archäologen sich auf Fossilien und Artefakte verlassen, um mehr über Gesellschaften zu erfahren, die vor Jahrhunderten oder Jahrtausenden verschwunden sind, suchen Astronomen nach alten Sternen, um mehr über die längst verstorbenen zu erfahren.
Der nächste Schritt, so die Forscher, wird darin bestehen, über die Kohlenstoffeigenschaften alter Sterne hinauszugehen und andere schwerere Elemente in größere Modelle aufzunehmen. Auf diese Weise hoffen galaktische Archäologen, mehr über den Ursprung und die Verteilung des Lebens in unserem Universum zu erfahren.
