Aus der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der ältesten Sterne unserer Milchstraße, hat ein internationales Team von Astronomen um Cristina Chiappini vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und dem Instituto Nazionale di Astrofisica (INAF) neue Erkenntnisse über die Natur der ersten Sterngenerationen unseres Universums abgeleitet.

Die Forscher vermuten, dass sich die schweren Sterne der ersten Generation sehr schnell um sich selbst gedreht haben – daher nennen sie sie SPINSTARS (eine Verkürzung des englischen Ausdrucks spinning stars). Sie rotierten an der Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von 500 Kilometern pro Sekunde (Zum Vergleich: Unsere Sonne rotiert am Äquator mit einer Geschwindigkeit von rund zwei Kilometern pro Sekunde).

Das Leben massereicher Sterne ist heftig und kurz. Wegen ihrer begrenzten Lebenszeit von wenigen Millionen Jahren sind die ersten Generationen massereicher Sterne im Universum bereits längst vergangen. Allerdings lassen sich ihre chemischen Hinterlassenschaften wie ein Fingerabdruck auch heute noch in den ältesten Sternen unserer Milchstraße nachweisen. Die von den Forschern untersuchten Sterne befinden sich im Kugelsternhaufen NGC 6522 im Sternbild Schütze, der zu den ältesten Vertretern seiner Art gehört. Von ihm trennen uns rund 25 000 Lichtjahre und er ist rund 2000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt.

Für ihr Forschungsprojekt analysierten die Astronomen Spektren von acht sehr alten Sternen in NGC 6522 aus Beobachtungsdaten mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO. Diese Sterne sind so alt, dass nur sehr massereiche, also kurzlebige Sterne mit mehr als der etwa zehnfachen Masse der Sonne zuvor genug Zeit hatten zu sterben. Sie "verschmutzten" das Gas mit schweren Elementen, aus dem sich die untersuchten Sterne formten. Die Forscher stießen in ihren Spektren auf deutlich erhöhte Gehalte der Elemente Strontium und Yttrium. Sie sollten sich eigentlich in Sternen geringerer Masse durch den "langsamen Neutroneneinfang" bilden und in den massereichen Sternen kaum vorkommen.

Hier kommen nun die rasch rotierenden Sterne ins Spiel: Wie ein mit Wasser gefülltes rotierendes Gefäß unterliegen rotierende Sterne einer Durchmischung von inneren und äußeren Gasschichten, in denen Kernfusion stattfindet, die normalerweise voneinander getrennt blieben. Daraufhin setzt eine Kaskade an Kernreaktionen ein, die radioaktives Neon erzeugt. Dessen instabile Isotope geben einen hohen Neutronenfluss ab, der von Eisenkernen und anderen schweren Kernen eingefangen wird, wodurch sich unter anderem Strontium und Yttrium bilden. Nach der Explosion der originalen, schnell rotierenden Sterne als Supernovae befanden sich die Elemente in den dabei freigesetzten Gasmassen. Aus ihnen bildeten sich vor rund zwölf Milliarden Jahren die Sterne jüngerer Generationen, die bis heute überdauert haben.

Eine frühe Generation von SPINSTARS im Universum hätte eine Vielzahl von Konsequenzen. Die Eigendrehung eines Sterns beeinflusst auch seine weiteren Eigenschaften, wie seine Farbe, seine Lebensdauer und seine Leuchtkraft, stark. Somit wären auch die Eigenschaften und die Erscheinung der ersten Galaxien des Universums durch SPINSTARS verändert. Die Hypothese der Existenz von SPINSTARS wurde kürzlich auch durch hydrodynamische Simulationen zur Entstehung der ersten Sterne des Universums durch eine unabhängige Forschergruppe unterstützt.

AIP/Red.