Weltraumteleskop Hubble erspäht bislang fernsten Stern

Baltimore (USA) – Mit dem von NASA und ESA gemeinsam betriebenen Weltraumteleskop „Hubble“ haben Astronomen und Astronominnen den bislang fernsten Einzelstern entdeckt und abgelichtet. Das mit Hubble aufgefangene Sternenlicht existierte demnach schon innerhalb der ersten Milliarde Jahre nach der Entstehung des Universums.

Wie NASA und ESA berichten, löst der nun entdeckte fernste Stern den bisherigen Rekordhalter ab, der 2018 mit Hubble entdeckt wurde und existierte, als das Universum etwa vier Milliarden Jahre alt war – was einer Rotverschiebung von 1,5 entspricht. Die kosmologische Rotverschiebung des nun entdeckten Sterns beträgt hingegen 6,2.

Hintergrund
Das Alter derart ferner Sterne wird von Astronomen und Astronominnen mit der Größenangabe ihrer Rotverschiebung (redshift) angegeben. Grundlage hierfür ist der Umstand, dass das Licht ferner Sterne durch die Ausdehnung des Universums hin zu längeren, röteren Wellenlänger verschoben wird, wenn es zu uns unterwegs ist.

Das Licht des nun mit Hubble entdeckten Sterns war demnach 12,9 Milliarden Jahre zu uns unterwegs. Die Hubble Aufnahme zeigt den Stern also zu einer Zeit, als das Universum gerade einmal 7 Prozent seines heutigen Alters erreicht hatte. Die kleinsten derart weit entfernten Objekte waren bislang Sternenhaufen im Innern früher Galaxien.

Wie das Team um Brian Welch von der Johns Hopkins University aktuell im Fachjournal “Nature” (DOI: 10.1038/s41586-022-04449-y) berichtet, konnten sie ihre Entdeckung zunächst selbst kaum glauben. „Normalerweise sehen wir auf diese Distanzen nur ganze Galaxien und selbst diese sehen eher aus wie Flecken, weil das Licht von Millionen von Sternen darin zusammenfließt.“ Die den nun abgebildeten Stern beheimatende Galaxie wurde durch eine Gravitationslinse massiv zu einer lang gezogenen Sichel verzerrt und gleichzeitig vergrößert. Nur durch den als Gravitationslinse wirkenden Galaxienhaufen „WHL0137-08“ wurde der Stern sichtbar.

Hintergrund
Als Gravitationslinseneffekt wird in der Astronomie die Ablenkung von Licht durch große Massen bezeichnet. Der Name rührt her von der Analogie zu optischen Linsen und der wirkenden Kraft Gravitation. Grundsätzlich wird dabei das Licht einer entfernten Quelle wie eines Sterns, einer Galaxie oder eines anderen astronomischen Objekts durch ein vom Betrachter gesehen davorliegendes Objekt, die Gravitationslinse, beeinflusst.

Lichtstrahlen, die von einer Gravitationslinse abgelenkt werden, werden umso stärker zur Masse hin abgelenkt, je näher sie an der ablenkenden Masse vorbeilaufen. Eine Gravitationslinse konzentriert das Licht, das an der ablenkenden Masse vorbeiläuft, auf die Achse zwischen Objekt und Beobachter. In verschiedenen Abständen am Objekt vorbeilaufende Lichtstrahlen schneiden aber die Achse in verschiedenen Entfernungen. Infolgedessen kann eine Gravitationslinse im Sinne der abbildenden Optik kein reelles Bild erzeugen. Die stattdessen erzeugte Lichtverteilung ist eine Kaustik.

Im Gravitationsfeld der Gravitationslinse ändert sich die Ausbreitungsrichtung des Lichtes, sodass die Position der Quelle am Himmel verschoben erscheint. Auch kann ihr Bild dabei verstärkt, verzerrt oder sogar vervielfältigt werden. (…) Je nach Masse und Form (Massenverteilung) der beteiligten Objekte und ihrer Lage zueinander kann der Effekt unterschiedlich stark ausfallen, von spektakulär verzerrten Mehrfachbildern bis hin zu nur leichten Helligkeitsänderungen, sodass man vom Starken Gravitationslinseneffekt, vom Schwachen Gravitationslinseneffekt und vom Mikrolinseneffekt spricht.
(Quelle: Wikipedia)

Zum Thema

Der auf den Namen “Earendel“ (Altenglisch = Morgenstern) getaufte Stern existierte demnach bereits vor derart langer Zeit, dass für seine Entstehung noch alle jener Materialien zur Verfügung standen, die Bestandteil heutiger Sterne sind. “Das Studium von Earendel wird uns ein Fenster in eine Ära des Universums erlauben, die wir bislang noch nicht in diesem Detail kannten, die aber zu all dem führt, was wir heute kennen“, so Welch. „Es ist fast so, wie wenn man ein wirklich interessantes Buch liest, aber man hat nicht mit dem ersten, sondern mit dem zweiten Kapitel angefangen. Jetzt plötzlich bekommt man dann die Gelegenheit, auch das erste Kapitel zu lesen und zu erfahren, wie alles angefangen hat.“

Wie die Forschenden weiter erläutern, gibt es schon lange die theoretische Vorhersage, dass Sterne, die einzig und allein aus den Elementen entstanden sind, wie sie kurz nach der Entstehung des Universums vorhanden waren – also Wasserstoff, Helium und Spurenmengen von Lithium – größer sein sollten als jene Sterne, die heute entstehen. Für die Wissenschaft wird es besonders interessant sein, zu erfahren, ob die Zusammensetzung des Sterns die bisherigen Theorien bestätigt. „Diese urzeitlichen Sterne, Sterne wie Earendel, Sterne der sog. Population III, haben sich bislang dem Betrachter entzogen und können nur durch den Gravitationslinseneffekt entdeckt werden“, erläutern der ebenfalls an der Entdeckung beteiligte Astronom Erik Zackrisson von der schwedischen Universität Uppsala.

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Während Earendel nun mit Hubble entdeckt wurde, erhoffen sich Astronomen und Astronominnen von Beobachtungen und Analysen mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) weitere Informationen und Aufschlüsse, wenn der ferne Stern dann auch im nahen Infrarotbereich betrachtet werden kann. „Die Spektren des Sterns, wie wir sie mit Webb erstellen können, werden es uns zum einen erlauben, zu bestätigen, dass es sich bei Earendel tatsächlich um einen Stern handelt, aber auch genauerer Angaben über sein Alter, seine Temperatur, Masse und Radius machen zu können“, erläutert das Teammitglied Jose Maria Diego vom spanischen Instituto de Física de Cantabria. „Wenn wir dann die Daten von Hubble und Webb miteinander kombinieren können, wird uns das auch erlauben, mehr über die Mikrolinsen im Galaxienhaufen zu erfahren, innerhalb dessen sich auch exotische Objekte wie urzeitliche Schwarze Löcher befinden könnten.”

„Mit Webb werden wir dann vielleicht Sterne entdeckten, die womöglich noch älter sind als Earendel und das wäre wirklich faszinierend“, so Welch abschließend. „Mit Webb werden wir so weit zurückblicken, wie wir nur können. Es wäre toll, wenn Webb den Rekord von Earendel nochmals brechen würde.“

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Recherchequelle: NASA, ESA, HubbleSite

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Andreas Müller

Autor und Publizist