Kosmologie: Nach traditionellem Rezept
Was am nächtlichen Himmel glitzert und funkelt, sind Sterne aus zweiter Hand. Sie entstanden aus den bereits kräftig veränderten Elementen, die ihre Vorgänger ins Weltall geschleudert haben. Ein Vierteljahrhundert haben Astronomen nach diesen Sternen der ersten Generation gesucht. Jetzt haben sie vermutlich den zweiten Urvater gefunden - und er unterscheidet sich in mancherlei Hinsicht von seinem Altersgenossen.
Wir können mit Fug und Recht behaupten, Sternenkinder zu sein. Fast alle Elemente im menschlichen Körper haben ein- oder mehrmals die Synthesemaschinerie im Inneren von Sternen durchlaufen, bis sie zu den Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Stickstoff-Atomen wurden, aus denen sich Lebewesen aufbauen, die sich Gedanken über den Ursprung des Universums machen.
Diese Gedanken münden gegenwärtig in das Modell vom Urknall – jenem heftigen Startpunkt vor etwa 13,7 Milliarden Jahren, als Energie und Materie zusammen mit Zeit und Raum entstanden und expandierten. Damals blieb der Materie nicht mehr als eine Viertelstunde, um ihre Teilchen zu Atomen zu sammeln. Genug für leichte Elemente wie Wasserstoff, Helium und Lithium, aber zu wenig für größere Kerne.
Eine zweite Chance gab es erst, als Dichteschwankungen im Gravitationsfeld des Weltalls die Materie zu riesigen Gaswolken zusammenschoben, aus deren Wirbel schließlich Sterne aufleuchteten. Im kompakten Inneren der Sterne herrschten ein ausreichend hoher Druck und die nötigen Temperaturen, um die Abstoßungskräfte der Atomkerne zu überwinden und sie zu fusionieren. Es entstand ein guter Teil der Elemente mittlerer Atommasse. Die richtig schweren Versionen kamen hinzu, wenn ein Stern als Supernova ein explosives Ende fand. In solchen gigantischen Teilchenbeschleunigern füllte die Natur das Periodensystem bis hin zum Uran auf. Je massereicher ein Stern war, umso schneller durchlief er den Zyklus und umso früher gab er seine Bausteine frei für die Bildung neuer Sterne mit einer entsprechend bunteren Zusammensetzung.
Soweit die Theorie. Sie erklärt erfolgreich eine Fülle von Beobachtungen, hat aber einen Haken: Inzwischen dürften praktisch alle Sterne der ersten Generation verschwunden und das Gedankengebäude damit kaum überprüfbar sein. "Praktisch" bedeutet hier aber so viel wie "mit großer Wahrscheinlichkeit", was wiederum heißt, dass mit "geringer Wahrscheinlichkeit" doch noch vereinzelte Zeugen der kosmischen Urzeit in den Tiefen des Raums ihr Dasein als Konserven aus der Anfangszeit fristen dürften. Lichtblick genug für einige unverzagte Astronomen, sich auf die Suche nach diesen Urvätern der Sterne zu machen.
Tatsächlich wurden der Mut und Eifer belohnt. Im Jahr 2002 identifizierten Wissenschaftler den Stern HE0107-5240 als Fusionsreaktor mit geringem Anteil "moderner" Elemente. Und nun melden Astronomen um Anna Frebel von der Australian National University den zweiten Fund: HE1327-2326 verfügt ebenfalls kaum über fusionierte Elemente, der Anteil von Eisen ist beispielsweise 300 000-fach niedriger als bei der Sonne. Ein Wert wie aus der guten alten Zeit. Aber auch an HE1327-2326 sind die Jahrmilliarden nicht spurlos vorübergegangen. Davon kündet der Kohlenstoff, dessen Konzentration ungefähr 1/25tel des Sonnenwertes ausmacht. Die Elemente zwischen Kohlenstoff und Eisen sind umso seltener, je höher ihre Ordnungszahl ist. Schaut man sich den Verlauf genauer an, fallen einige Unterschiede zwischen den beiden Ursternen auf: HE1327-2326 besitzt beispielsweise deutlich mehr Stickstoff und zeigt Anzeichen für Strontium, das in seinem Altersgenossen nicht gefunden wurde. Offenbar waren selbst zur Frühzeit des Universums nicht alle Sterne gleich. Die Wissenschaftler vermuten, dass sich verschiedene dynamische Prozesse in den Zusammensetzungen widerspiegeln. So kann die Rotation der Sterne sich darauf auswirken, welche Elemente ins Weltall abgegeben werden und welche Kernfusionen bevorzugt ablaufen.
Über zwanzig Jahre hat die Suche gedauert, bis der erste ursprüngliche Stern gefunden war – knappe zwei Jahre bis zum nächsten. Es bleibt zu hoffen, dass noch mehr Urahnen der Sonne auftauchen, damit Forscher ein kompletteres Bild vom Anfang der Sterne erhalten und wir mehr Zeugenaussagen erhalten zu der Frage, wie denn das Leben, das Universum und der ganze Rest angefangen hat.
Diese Gedanken münden gegenwärtig in das Modell vom Urknall – jenem heftigen Startpunkt vor etwa 13,7 Milliarden Jahren, als Energie und Materie zusammen mit Zeit und Raum entstanden und expandierten. Damals blieb der Materie nicht mehr als eine Viertelstunde, um ihre Teilchen zu Atomen zu sammeln. Genug für leichte Elemente wie Wasserstoff, Helium und Lithium, aber zu wenig für größere Kerne.
Eine zweite Chance gab es erst, als Dichteschwankungen im Gravitationsfeld des Weltalls die Materie zu riesigen Gaswolken zusammenschoben, aus deren Wirbel schließlich Sterne aufleuchteten. Im kompakten Inneren der Sterne herrschten ein ausreichend hoher Druck und die nötigen Temperaturen, um die Abstoßungskräfte der Atomkerne zu überwinden und sie zu fusionieren. Es entstand ein guter Teil der Elemente mittlerer Atommasse. Die richtig schweren Versionen kamen hinzu, wenn ein Stern als Supernova ein explosives Ende fand. In solchen gigantischen Teilchenbeschleunigern füllte die Natur das Periodensystem bis hin zum Uran auf. Je massereicher ein Stern war, umso schneller durchlief er den Zyklus und umso früher gab er seine Bausteine frei für die Bildung neuer Sterne mit einer entsprechend bunteren Zusammensetzung.
Soweit die Theorie. Sie erklärt erfolgreich eine Fülle von Beobachtungen, hat aber einen Haken: Inzwischen dürften praktisch alle Sterne der ersten Generation verschwunden und das Gedankengebäude damit kaum überprüfbar sein. "Praktisch" bedeutet hier aber so viel wie "mit großer Wahrscheinlichkeit", was wiederum heißt, dass mit "geringer Wahrscheinlichkeit" doch noch vereinzelte Zeugen der kosmischen Urzeit in den Tiefen des Raums ihr Dasein als Konserven aus der Anfangszeit fristen dürften. Lichtblick genug für einige unverzagte Astronomen, sich auf die Suche nach diesen Urvätern der Sterne zu machen.
Tatsächlich wurden der Mut und Eifer belohnt. Im Jahr 2002 identifizierten Wissenschaftler den Stern HE0107-5240 als Fusionsreaktor mit geringem Anteil "moderner" Elemente. Und nun melden Astronomen um Anna Frebel von der Australian National University den zweiten Fund: HE1327-2326 verfügt ebenfalls kaum über fusionierte Elemente, der Anteil von Eisen ist beispielsweise 300 000-fach niedriger als bei der Sonne. Ein Wert wie aus der guten alten Zeit. Aber auch an HE1327-2326 sind die Jahrmilliarden nicht spurlos vorübergegangen. Davon kündet der Kohlenstoff, dessen Konzentration ungefähr 1/25tel des Sonnenwertes ausmacht. Die Elemente zwischen Kohlenstoff und Eisen sind umso seltener, je höher ihre Ordnungszahl ist. Schaut man sich den Verlauf genauer an, fallen einige Unterschiede zwischen den beiden Ursternen auf: HE1327-2326 besitzt beispielsweise deutlich mehr Stickstoff und zeigt Anzeichen für Strontium, das in seinem Altersgenossen nicht gefunden wurde. Offenbar waren selbst zur Frühzeit des Universums nicht alle Sterne gleich. Die Wissenschaftler vermuten, dass sich verschiedene dynamische Prozesse in den Zusammensetzungen widerspiegeln. So kann die Rotation der Sterne sich darauf auswirken, welche Elemente ins Weltall abgegeben werden und welche Kernfusionen bevorzugt ablaufen.
Über zwanzig Jahre hat die Suche gedauert, bis der erste ursprüngliche Stern gefunden war – knappe zwei Jahre bis zum nächsten. Es bleibt zu hoffen, dass noch mehr Urahnen der Sonne auftauchen, damit Forscher ein kompletteres Bild vom Anfang der Sterne erhalten und wir mehr Zeugenaussagen erhalten zu der Frage, wie denn das Leben, das Universum und der ganze Rest angefangen hat.
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