Sternenalter

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Ist es zehn Milliarden Jahre alt oder gar sechzehn? Die Frage nach dem Alter des Universums ist noch lange nicht beantwortet. Nun konnten Astronomen zum ersten Mal die Absorptionslinie eines Uranisotops im Spektrum eines Sterns der Milchstraße entdecken, mit ihr den Urangehalt bestimmen und so vergleichsweise genau auf die Geburtsstunde des Sterns und damit indirekt auf die des Universums schließen.

Thorsten Krome

Die Frage nach dem Alter unseres Universums darf getrost als heiliger Gral der Kosmologie bezeichnet werden: "Das Alter ist eine grundlegende Information, die wir Astronomen für unsere Modelle zur Entstehung und Evolution des Universums brauchen", meint Timothy Beers von der Michigan State University, "Es ist von primärer Bedeutung, diese Zahl zu messen oder sie zumindest so weit wie irgend möglich einzuschränken." Es gibt viele Anhaltspunkte, die Wissenschaftler heute davon ausgehen lassen, dass das Universum vor zehn bis sechzehn Milliarden Jahren mit dem Urknall begann – letzte Gewissheit gibt es jedoch nicht. Da diese Angabe noch sehr ungenau ist, suchen Forscher nach besseren Möglichkeiten zur Datierung.

Nun scheint es Beers und seinen Kollegen mit Hilfe des hochauflösenden Spektrographs UVES am Very Large Telescope in Chile gelungen zu sein, den Zeitpunkt der Geburt unseres Universums etwas weiter einzugrenzen. Die Astronomen untersuchten das Spektrum des Sterns CS 31082-001 im Sternbild Walfisch (Cetus) und fanden dabei zum ersten Mal eine Absorptionslinie für das radioaktive Schwermetall Uran – genauer für das Isotop Uran-238.

Die Entdeckung ist insofern bedeutsam, da sich mit ihr der Gehalt des Isotops in diesem Stern bestimmen lässt. Aus dem Verhältnis des Uran-Isotopgehalts zu dem an Thorium-232 konnten die Wissenschaftler den Stern recht exakt auf 12,5 Milliarden Jahre datieren – mit einer Messunsicherheit von etwa drei Milliarden Jahren. Die Technik ist ähnlich der Radiocarbonmethode, die häufig in der Archäologie angewendet wird, um das Alter von Fundstücken zu datieren. "Da dieser Stern schlecht älter als das Universum sein kann, muss das Universum also mindestens älter als 12,5 Milliarden Jahre sein", folgert Beers.

Die Beobachtung der Uranlinie war vor allem deshalb möglich, weil sie nicht durch Linien von anderen Metallen – also schweren Elementen – überdeckt wird. Je älter ein Stern, desto weniger schwere Elemente sind vorhanden, erklärt Beers. "Wasserstoff, Helium, Lithium sind Elemente, die während des Urknalls entstanden. Alle so genannten schweren Elemente bildeten sich erst bei Kernreaktionen im Inneren der Sterne und am Ende ihrer Lebenszeit," erläutert er. "Wenn ein Stern stirbt, so verteilt die Supernovaexplosion häufig die mit schweren Elementen angereicherte Materie im Weltraum. Die nächste Generation an Sternen nimmt diese Materie dann in sich auf." Alte Sterne früherer Generationen hatten jedoch nicht die Gelegenheit, die schweren Metalle anzureichern.

Seit fast 20 Jahren suchen Beers und seine Kollegen nach Metall-armen Sternen. Bislang fanden die Astronomen Tausende solcher Sterne; manche hatten gerade mal ein Zehntausendstel des Metallgehalts der Sonne. Laut Beers sind die Sterne ganz sicher im Kindesalter des Universums entstanden.