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Fernster Stern gesichtet

Funkeln in den Tiefen des Weltalls

Von Jan Hattenbach
 - 19:34

Mit Hilfe des von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationslinseneffekts haben Astronomen einen Stern in einer rund neun Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie ausgemacht. „MACS J1149 Lensed Star 1“, oder kurz „LS1“, ist damit der am weitesten entfernte jemals beobachtete Stern. Eine zweite Astronomengruppe fand mit dem gleichen Effekt unabhängig davon zwei weitere Sterne in einer anderen, nicht ganz so weit entfernten Galaxie. Die beiden Arbeiten, jüngst veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“, stellen einen Meilenstein in der Erforschung ferner und junger Galaxien dar.

Selbst mit den größten Teleskopen der Welt sind einzelne Sterne normalerweise zu lichtschwach, um in derart großer Entfernung noch wahrgenommen werden zu können. Ausnahmen sind Sternexplosionen, etwa Supernovae, bei denen Sterne ihre Leuchtkraft kurzfristig enorm steigern. „LS1“ ist aber ein recht normaler, wenngleich im Vergleich zur Sonne heißer, blauer Riesenstern, berichten die Astronomen um Patrick Kelly von der University of California in Berkeley in ihrem Aufsatz. Sie fanden ihn beim Studium von Aufnahmen des massereichen Galaxienhaufens MACS J1149+2223, die das Weltraumteleskop Hubble aufgenommen hatte. Dieser Haufen, zu dem etliche Galaxien ähnlich unserer Milchstraße gehören, ist den Astronomen als Gravitationslinse bekannt: Seine enorme Schwerkraft verzerrt und verstärkt das Licht von weiter im Hintergrund liegenden, ferneren Galaxien.

Stern leuchtet scheinbar mehrfach auf

Im Jahr 2014 hatten Kelly und sein Team so die erste von einer Gravitationslinse verstärkte Supernova gefunden. Das Licht dieser nach dem norwegischen Astronomen Sjur Refsdal benannten Sternexplosion wurde durch die Wirkung des Galaxienhaufens auf mehrere unterschiedliche Wege gelenkt, so dass die Supernova scheinbar mehrfach an verschiedenen Himmelspositionen aufleuchtete, und das im Abstand von mehreren Monaten. Kelly und seine Kollegen untersuchten den Galaxienhaufen nach möglichen weiteren „Bildern“ der Supernova, als sie auf das flackernde Licht von LS1 stießen.

Dass es sich hierbei nicht um eine weitere Sternexplosion handelte, erkannten die Forscher am Spektrum des Objekts, also an der Verteilung seiner Strahlung bei verschiedenen Energien: Bei einer Supernova ändert sich diese im Laufe der Zeit. Bei LS1 hingegen blieb sie, wie bei einem normalen Stern, weitgehend konstant, obwohl sich die Helligkeit von LS1 recht abrupt änderte. Dieses Flackern erklären sich die Forscher deshalb durch sogenannte „Mikrolinsenereignisse“: Zusätzlich zur Wirkung der großräumig verteilten Materie im Galaxienhaufen können kleine kompakte und bewegliche Objekte, etwa „Wolken“ aus Dunkler Materie, aus Sicht der Erde vor dem ferneren Stern LS1 vorüberziehen. Dabei kommt es zu einer zusätzlichen Linsenwirkung und damit zu einer Verstärkung des Sternenlichts um einen Faktor 2000 und mehr. Das Flackern entsteht also nicht in LS1 selbst, sondern ist Folge der variablen Gravitationslinsenwirkung des Galaxienhaufens.

Detaillierter Blick dank automatisierter Großteleskope

Auch die beiden Sterne, die Steven Rodney von der amerikanischen Universität South Carolina und seine Mitarbeiter hinter einem anderen Galaxienhaufen fanden, zeigten plötzliche Helligkeitsänderungen. Hier sind sich die Forscher allerdings nicht sicher, ob diese ebenfalls durch Mikrolinsen oder doch durch Veränderungen der Sterne selbst ausgelöst werden. Womöglich handelt es sich bei diesen Objekten um besonders leuchtkräftige veränderliche Sterne oder um sogenannte wiederkehrende Novae, also Vorläufer späterer Supernovae. Die Datenlage reiche in diesem Fall nicht aus, um eine eindeutige Entscheidung zu treffen, erklären Rodney und seine Kollegen.

Beide Entdeckungen haben für die Astronomie herausragende Bedeutung: Sie demonstrieren, dass es mit Hilfe des Gravitationslinseneffekts möglich ist, einzelne Sterne in extrem weit entfernten Galaxien zu untersuchen. Im kommenden Jahrzehnt werden neue automatisierte Großteleskope in Betrieb gehen, die den gesamten Himmel mit hoher Empfindlichkeit regelmäßig abfotografieren werden. Diese dürften zahlreiche weitere solcher exotischen Objekte finden. Deren Untersuchung – die Arbeiten von Kelly, Rodney und ihren Mitstreitern sind da nur der Anfang – könnten wichtige Fragen der gegenwärtigen Astronomie klären. So hoffen Forscher nicht nur auf neue Erkenntnisse über die Entwicklung von Sternen in der Frühzeit des Universums, sondern auch darauf, zu erfahren, was es mit der rätselhaften Dunklen Materie auf sich hat, von der die großen Galaxienhaufen regiert werden.

Quelle: F.A.Z.
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