Manche Sterne sind so richtig primitiv. Damit ist allerdings nicht ihr (nicht vorhandener) Geisteszustand gemeint, sondern ihre chemische Zusammensetzung beziehungsweise ihr Alter. Denn da es ja die Sterne selbst sind, die die meisten chemischen Elemente in unserem Universum erzeugen, hängt ihre Zusammensetzung stark von ihrem Alter ab. Nach dem Urknall gab es im ganzen Kosmos nur Wasserstoff und Helium. Die ersten Sterne konnten deswegen logischerweise auch nur aus Helium und Wasserstoff bestehen. In ihrem Inneren erzeugten diese Sterne der sogenannten “Population III” dann die ersten schwereren Elemente und als sie ihr Leben dann in einer großen Supernovaexplosion beendeten, wurden die frisch geschaffenen Elemente im Universum verteilt. Die nächste Generation der Sterne, die “Population II” hatte also schon von Anfang an ein paar schwere Elemente intus. Und erst bei den jungen Sternen der “Population I”, zu der auch unsere Sonne gehört, gab es von Anfang an genug schwere Elemente, damit dann auch so Dinge wie Planeten (oder Menschen) entstehen konnten. Aus der Untersuchung der alten und primitiven Sterne kann man viel über die Entwicklung des jungen Universums lernen. Aber dazu muss man sie erst einmal finden. Einem internationalen Team von Astronomen ist es nun gelungen, den bisher primitivsten Stern zu entdecken.

Das Alter eines individuellen Sterns zu bestimmen, ist gar nicht so einfach. Man hat ja erst mal nur einen kleinen Lichtpunkt auf irgendeiner fotografischen Aufnahme. Daraus kann man dann die Helligkeit des Sterns bestimmen und daraus dann wieder seine Masse und seine Temperatur ableiten. Diese beiden Parameter bestimmen den Lebenszyklus eines jeden Sterns – ich habe darüber ausführlich in meinem Artikel über das Hertzsprung-Russell-Diagramm berichtet. Je mehr Masse ein Stern hat, desto heißer brennt er und desto schneller hat er den Brennstoff in seinem Inneren aufgebraucht: Je mehr Masse, desto kürzer das Leben. Man hat die Sterne mittlerweile gut genug verstanden, um theoretische Modelle zu entwickeln, die vorhersagen, wie sich Masse, Temperatur und Leuchtkraft im Laufe eines Sternenlebens verändern und aus einem Vergleich von Beobachtungsdaten mit diesen Modellen kann man meistens einen brauchbaren Wert für das Alter eines Sterns ableiten.

Zwischen Sternen der Population I und II zu unterscheiden ist dagegen ein klein wenig leichter. Dazu muss man die sogenannte “Metallizität” messen. Da Wasserstoff und Helium auch heute noch die Zusammensetzung aller Sterne dominieren, hat es sich in der Astronomie eingebürgert, den ganzen Rest der chemischen Elemente zusammenfassend “Metalle” zu nennen. Die Sonne zum Beispiel besteht aus 92 Prozent Wasserstoff, 7,8 Prozent Helium und 0,2 Prozent Metallen. Bei Sternen der primitiveren Population II ist die Metallizität wesentlich geringer. Und bei dem nun entdeckten Stern der den poetischen Namen SMSS J031300.36-670839.3 trägt, ist die Metallizität geringer als bei jedem anderen bisher untersuchten Stern.

Das kleine SkyMapper-Teleskop in Australien hat den ältesten Stern entdeckt (Bild: Irida, CC-BY-SA 3.0)

Das kleine SkyMapper-Teleskop in Australien hat den ältesten Stern entdeckt (Bild: Irida, CC-BY-SA 3.0)

Wissenschaftler um Stefan Keller von der Australian National University haben seine Zusammensetzung untersucht und dort keinerlei Hinweise auf Eisen gefunden (“A single low-energy, iron-poor supernova as the source of metals in the star SMSS J 031300.36-670839.3”). Eisen ist das Endprodukt der Kernfusion im Inneren von Sternen; alle noch schwereren Elemente können nur in der kurzen, energiereichen Endphase eines Sternenlebens und den dann stattfindenen Supernova-Explosionen erzeugt werden. Eisen ist auch ein guter Indikator für die Populationszugehörigkeit beziehungsweise das Alter eines Sterns. Und bei SMSS J0313 (ich schreib das jetzt nicht jedesmal aus!) konnte man überhaupt kein Eisen finden. Das heißt nicht, dass dort gar kein Eisen enthalten sein muss. Aber es liegt auf jeden Fall unterhalb der Messgenauigkeit der Instrumente. Der Stern kann höchstens ein zehnmillionstel der Eisenmenge der Sonne enthalten. So wenig Eisen hat man bis jetzt in noch keinem anderen Stern gefunden und das lässt Rückschlüsse auf seine Entstehung zu.

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Kommentare (40)

  1. #1 Alderamin
    11. Februar 2014

    @Florian

    Das ist ein wenig überraschend, denn man ging bisher davon aus, dass die allerersten Sterne enorm große Sterne waren.

    Ist das so? Mir ist bekannt, dass geringe Metallizität wohl das Entstehen größerer Sterne erlauben sollte, aber verhindert sie die Entstehung kleinerer? Ob aus einem Stern ein Riese oder Zwerg wird, hängt doch auch davon ab, wie schnell und wie viel Material auf ihn fällt, bevor er zündet und seine Umgebung in der T-Tauri-Phase frei bläst. Heute entstehen in Stern haufen doch auch bunte Mischungen aller möglichen Größen von Sternen. Warum sollten also nicht auch ein paar kleine Population-III-Sterne entstanden sein, wenn sie an einem Ort in einer Gaswolke geboren wurden, wo das Material dünner verteilt war?

  2. #2 Bullet
    11. Februar 2014

    Verstehe ich das eigentlich richtig? Dieser Stern wäre älter als die Milchstraße und dann eigentlich von ihr eingefangen worden, als sich die Galaxis langsam aber sicher als Ballung manifestierte…
    Wo dieser Stern schon überall gewesen ist …?

  3. #3 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @Alderamin: “Ist das so?”

    Meines Wissens nach ging man schon davon aus, dass die ersten Sterne groß waren. Stand glaub ich auch so im paper. Klar, es kann ein paar kleine Sterne gegeben haben. Aber die Mehrheit sollte groß gewesen sein. Aber gut; wie man sieht ist das ja eh noch ein Thema, bei dem es viel zu lernen gibt.

  4. #4 Dietmar
    11. Februar 2014

    Höhö: Habe ich gerade bei t-online gelesen und dachte, mach mal einen auf schlau und verlinke das bei Florian Freistetter! Der zweite Gedanke war, mach das mal nicht, der schreibt bestimmt darüber. Voila!

    🙂

    Danke!

  5. #5 Dietmar
    11. Februar 2014

    Boah, die Anna Frebel ist ja wahnsinnig sympathisch!

  6. #6 kulturoptimist
    Berlin
    11. Februar 2014

    Eine der Autorinnen der Arbeit Anna Frebel schreibt auf der Seite (http://afrebel.scripts.mit.edu/www/?page_id=1726) zu der Entdeckung auf die Frage:

    “Is SM0313 is the oldest star we know?”

    “Truthfully, we don’t actually know how old SM013 is. This is because, sadly, we can’t determine a specific age of these kinds of objects. However, the chemical composition of SM0313 tells us that it is a second-generation star in the Universe which naturally makes this star nearly as old as the universe itself.”

    Insofern möchten die Wissenschaftler wohl ungern vom ältesten Stern sprechen. Und auch die Erklärung mit dem früher entstandenen Schwarzen Loch ist nur eine von vielen möglichen Erklärungen.

  7. #7 JaJoHa
    11. Februar 2014

    @Alderamin
    Ich habe mal gelesen das die leichteren Sterne eine bessere Kühlung brauchen. Kälteres Gas hat weniger Druck und kann dadurch leichter in den Kollaps zum Stern gehen. Schau mal hier nach.

  8. #8 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @kulturoptimist: “Insofern möchten die Wissenschaftler wohl ungern vom ältesten Stern sprechen. Und auch die Erklärung mit dem früher entstandenen Schwarzen Loch ist nur eine von vielen möglichen Erklärungen.”

    Interviews hab ich nicht gelesen; ich hab das berichtet, was im paper stand… Aber ich hab ja auch nicht behauptet, dass das alles unverrückbare Tatsachen sind.

  9. #9 kalli
    11. Februar 2014

    betr. die Bemerkung von # 2
    ist mir auch aufgefallen.
    ist das Einfangen möglich ?

  10. #10 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @kalli: “ist das Einfangen möglich ?”

    Hat das Frebel in dem Video (das ich nicht ganz bis zu Ende gesehen habe) gesagt? Die Milchstraße ist ja auch schon ziemlich alt; ungefähr so alt wie der Stern selbst. Aber klar können Sterne auch “eingefangen” werden. Die Milchstraße ist immer wieder mal mit kleinen Zwerggalaxien kollidiert und hat sich die Sterne einverleibt. Siehe zum Beispiel hier: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/11/20/das-ding-aus-einer-anderen-galaxie/

  11. #11 klauszwingenberger
    11. Februar 2014
  12. #12 kalli
    11. Februar 2014

    besten Dank

  13. #13 ZauberDerSterne.de
    11. Februar 2014

    @kulturoptimist

    “Insofern möchten die Wissenschaftler wohl ungern vom ältesten Stern sprechen.”

    Sie können es auch nicht, denn ohne nachweisbares Eisen lässt sich eben das Alter nicht mehr bestimmen.

  14. #14 ZauberDerSterne.de
    11. Februar 2014

    @Bullet

    Genau so ist es.

  15. #15 MisterX
    11. Februar 2014

    Ich hab nicht die Geduld gehabt den ganzen Text in Detail zu lesen und das ganze Video zu gucken, also wie alt ist jetzt der älteste Stern??

    LG 🙂

  16. #16 stone1
    11. Februar 2014

    Warum fängt man bei den ältesten Sternen mit Population III zu zählen an und bedeuten Population und Generation in diesem Zusammenhang dasselbe?

  17. #17 Kryptonoob
    11. Februar 2014

    Kann es nicht genauso gut ein PIII-Stern sein?
    Eine Art kleiner Rest bei der Entstehung seiner großen Brüder; so wie unsere Planeten die Reste bei der Entstehung der Sonne sind?

  18. #18 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @stone1: “Warum fängt man bei den ältesten Sternen mit Population III zu zählen an und bedeuten Population und Generation in diesem Zusammenhang dasselbe?”

    Tja, die Astronomen haben öfter mal seltsame Konvention. Ist bei der Helligkeit ja auch so größer. Je größer die Magnitude, desto geringer die Helligkeit…

    @Kryptonoob: “Kann es nicht genauso gut ein PIII-Stern sein?”

    Ne, dann würde man GAR KEINE anderen Elemente außer Wasserstoff und Helium sehen – aber ein bisschen was findet man in diesem Stern schon. Nur eben kein Eisen.

  19. #19 stone1
    11. Februar 2014

    @Florian:
    Vermutlich wurde aus Pragmatismus unser Stern erstmal unter Population I kategorisiert, konsequenterweise hätte man ja dann mit 0 und -1 weitermachen können, dann hätte man allerdings keine römischen Ziffern mehr verwenden können.
    Danke für die Antwort.

  20. #20 Hammster
    11. Februar 2014

    …wir kennen doch als Basis für PopIII-Sterne alle “Alpha Centauri Folge132″… oder?
    (https://www.youtube.com/watch?v=-vVaZAgaYt4)

  21. #21 Alderamin
    11. Februar 2014

    @stone1

    Ist halt historisch bedingt, man wusste anfangs nicht, dass die Population II die ältere ist.

    So ähnlich wie bei den Spektralklassen. Die waren mal nach Breite der Wasserstofflinien A, B, C etc. benannt. Irgendwann hat man dann entdeckt, dass die Linien von der Temperatur abhängen und B-Sterne heißer als A sind, obwohl sie schmalere Linien haben, F-Sterne hingegen kühler. Einige Klassen wurden zusammengefasst. Deswegen heute OBAFGKM (und neuerdings fortgesetzt mit LTY, weil die noch für die Braunen Zwerge frei waren).

  22. #22 stone1
    11. Februar 2014

    @Alderamin:
    Y? Wird das Astro-Lexikon von Andreas Müller eigentlich noch auf dem aktuellen Stand gehalten, ich fand da noch nichts zu dieser Sternklasse.
    Bei WPedia steht schon was dazu, wird auch schwierig mit einem deutschen Merksatz für das Y, gut dass das leicht zu merkende “Ohne Bier aus’m Fass gibt’s koa Mass” den Großteil der Sterne abdeckt.

  23. #23 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @stone1: ” ich fand da noch nichts zu dieser Sternklasse.”

    Hmm? Hier ist der Eintrag: http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_p06.html#pop

    “Bei WPedia steht schon was dazu, wird auch schwierig mit einem deutschen Merksatz für das Y,”

    Was meinst du mit dem Y? Kann dir grad nicht folgen. Es geht nicht um Spektralklassen (das sind die mit dem Merksatz) sondern um Sternpopulationen (die alle möglichen Spektralklassen umfassen)

  24. #24 stone1
    11. Februar 2014

    @Florian:
    Schon klar, das war @Alderamin geschrieben, der die mir bisher unbekannte Braune-Zwerg-Spektralklasse Y erwähnte. Wir kamen vom Thema ab.

  25. #25 ZauberDerSterne.de
    11. Februar 2014
  26. #26 stone1
    11. Februar 2014

    @ZauberDerSterne.de:
    Vermutlich hab ich eh schon mal über Y-Typ Sterne gelesen und es wieder vergessen, 2011 ist ja auch schon wieder eine Weile her, Danke jedenfalls für den Link, kannte diesen Blog noch nicht, jetzt aber genug davon, bevor wir uns hier noch einen OT- und Schleichwerbungsverweis einhandeln. 😉

  27. #27 Luk
    11. Februar 2014

    Noch was zu Grösse und Zusammensetzung von Sternen:

    Wenn sie kaum schwere Elemente enthalten ist ihre Dichte geringer, und sie bauen weniger Druck auf (der zur Kernfusion benötigt wird). Somit brauchen sie mehr Masse bis sie zünden (wodurch das weitere Wachstum auch begrenzt wird.
    Dazu braucht es allerdings kein Eisen. Helium und andere Metall (alles schwerer als Helium in diesem Falle) tun es auch.

    Zur Kühlung des Gases aus dem der Stern entstehen soll eignet sich insbesondere CO. Welchen Einfluss das hat hab ich aber vergessen. (Entstehungsrate oder evt. auch was mit der Grösse).

  28. #28 Florian Freistetter
    11. Februar 2014
  29. #29 Alderamin
    11. Februar 2014

    @Florian

    Die Harvard-Klassifikation war nur als Beispiel gedacht, um zu zeigen, wie scheinbar sinnlose Konventionen in der Astronomie entstehen. Die Geschichte der Sternpopulationen kenne ich nicht so gut.

    @Luk

    Zur Kühlung des Gases aus dem der Stern entstehen soll eignet sich insbesondere CO. Welchen Einfluss das hat hab ich aber vergessen.

    Vielleicht weil CO-Moleküle schwer sind und ihre Rotationsmodi (wie hieß noch der Fachbegriff?) Wellenlängen entsprechen, die gut als niederfrequente Radiowellen (Temperaturstrahlung) abgestrahlt werden können? Wenn’s schnell abkühlt, kollabiert es auch besser. Erklärt nicht unbedingt die Größe von Population III-Sternen. Eher Dein erster Punkt.

  30. #30 Geislwind
    11. Februar 2014

    Warum ist dieser Stern trotz seines Alters so nahe bei uns, quasi mitten in der Nachbarschaft?
    Sollte man ihn nicht viel weiter weg erwarten?

  31. #31 ZeT
    11. Februar 2014

    Bezüglich des ältesten Sterns verweise ich auf dieses Posting:
    http://www.heise.de/tp/foren/S-Anmerkung-des-Autors/forum-274549/msg-24766072/read/

  32. #32 Hans
    11. Februar 2014

    Meine erste Frage, als ich die Überschrift gelesen hatte: “Oh! – Hat Frau Frebel wieder zugeschlagen?”
    Antwort: Naja nicht alleine, war aber mit dabei. Und nachdem ich ihr Buch gelesen habe, hätte es mich auch gewundert, wenn nicht.

  33. #33 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @Geislwind: “Sollte man ihn nicht viel weiter weg erwarten?”

    Ne, wieso? Die Dinge die weit weg sind, sehen wir natürlich auch alle so, wie sie vor langer Zeit waren; sie sind quasi alt. Aber das heißt nicht, dass Dinge in der Nähe auch alt sein können.

  34. #34 Florian Freistetter
    11. Februar 2014

    @ZeT: Danke für den Hinweis. In meinen Notizen habe ich das mit dem Alter stehen – und ich dachte eigentlich, ich hätte das notiert als ich den Fachartikel gelesen habe. Aber da steht das Alter tatsächlich nicht drin. Vermutlich hab ich das dann aus einer anderen Quelle übernommen und nicht genau nachgesehen. Ist ja eigentlich auch egal, ob er jetzt der älteste ist oder nicht; er ist der “primitivste” und das ist ja das eigentlich interessante. Ich hab meinen Artikel jetzt mal ein wenig korrigiert.

  35. #35 swage
    12. Februar 2014

    …to potentially account for the apparent radiation shortfall, although we are unable to quantify this at present.

    Tja… ob sich das nicht irgendwie ausgleicht? Also klein und lange Brenndauer anstatt riesig und kurze Brenndauer?

  36. […] haben, so bei Astrodicticum Simplex nachzulesen, einen Stern gefunden, der der bislang älteste entdeckte […]

  37. #37 Kryptonoob
    14. Februar 2014

    @Florian#18:
    Ich hätte mir vorstellen können, dass ein dermaßen alter Stern genug Zeit hatte, sich im Laufe der Milliarden Metall einzufangen.

  38. #38 Kryptonoob
    14. Februar 2014

    Edit: Ah, nun habe ich die Korrektur auch gelesen…dann hatte er wohl doch nicht soo viel Zeit 🙂

  39. #39 Florian Freistetter
    14. Februar 2014

    @Kryptonoob: “ch hätte mir vorstellen können, dass ein dermaßen alter Stern genug Zeit hatte, sich im Laufe der Milliarden Metall einzufangen.”

    Wie soll er das denn einfangen? Dazu müsste er mit Planeten kollidieren und das ist so enorm unwahrscheinlich, dass es nicht passiert. Oder hattest du nen andern Mechanismus im Sinn? Atomares Metall schwirrt da draußen wohl auch zu wenig rum (außerdem kommt das kaum bis zum Stern -der bläst ja mit seinem Sternwind nach außen).

  40. #40 Florian Freistetter
    14. Februar 2014

    @Kryptonoob: “dann hatte er wohl doch nicht soo viel Zeit”

    Ach, ALT ist der Stern auf jeden Fall. Viele Milliarden Jahre alt. Man weiß halt nur nicht genau wie alt und kann nicht sagen ob es der älteste ist oder nur der zweit- oder drittälteste…