La Palma: Teleskop findet Spuren der ersten Sterne des Alls

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Forscher am Gran Telescopio Canarias auf La Palma fanden in der Galaxie NGC 1277 womöglich chemische Spuren der ersten Sterne des Universums.
Das Instrument EMIR maß dort einen ungewöhnlich hohen Silizium-Überschuss, den die Wissenschaftler auf die frühesten massereichen Sterne zurückführen.
Der Fund liefert dem James Webb Space Telescope eine Orientierung, um dieselben chemischen Spuren in den entferntesten Galaxien zu suchen.

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In der Nachbargalaxie NGC 1277 hat ein internationales Team unter der Führung des Instituts für Astrophysik der Kanarischen Inseln (IAC) womöglich chemische Hinweise auf die ersten Sterne des Universums gefunden. Möglich wurden die Beobachtungen am Gran Telescopio Canarias (GTC) des Observatoriums am Roque de los Muchachos auf La Palma. Das Instrument EMIR maß dort ein ungewöhnlich starkes Silizium-Signal.

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NGC 1277 gilt als sogenannte Relikt-Galaxie. Sie bildete den Großteil ihrer Sterne sehr früh im jungen Universum und veränderte sich seitdem kaum. Normale Galaxien wachsen dagegen durch Fusionen mit anderen Systemen und verwischen so ihre ursprüngliche chemische Signatur. NGC 1277 bewahrte ihre Zusammensetzung weitgehend unverändert.

Die Messung ergab eine Silizium-Menge, die größer ist als in jeder zuvor beobachteten Galaxie. Üblicherweise entstehen Silizium und Magnesium im Inneren massereicher Sterne in ähnlichen Mengen und gelangen durch Supernova-Explosionen ins All. In NGC 1277 überwiegt Silizium das Magnesium deutlich. Woher dieser Überschuss stammt, führt die Forscher zu den frühesten Bausteinen des Kosmos.

Erste Sterne des Universums hinterließen Spuren in NGC 1277

Die Anomalie deutet darauf hin, dass das Gas der Galaxie durch sehr massereiche Sterne mit kaum schweren Elementen angereichert wurde. Diese sogenannten Populations-III-Sterne gelten als die ersten des Universums. Als wahrscheinlichste Ursache nennen die Wissenschaftler Paarinstabilitäts-Supernovae, theoretische Explosionen, die die massereichsten frühen Sterne vollständig zerrissen hätten. Andere Anreicherungsprozesse durch sehr massereiche Sterne schließen sie nicht aus.

„Wir beobachten nicht direkt die ersten Sterne, die vor Milliarden Jahren verschwanden. Was wir sehen, ist die chemische Spur, die sie in den nachfolgenden Generationen hinterließen“, sagte Alexandre Vazdekis, Mitautor der zugehörigen Studie und Forscher am IAC. Erstautorin Elham Eftekhari, ehemalige Postdoktorandin am IAC und heute an der Sternwarte in Leiden (Niederlande) tätig, ordnete das Infrarotsignal so ein: „Das Infrarotlicht erlaubt uns, chemische Elemente zu identifizieren, die mit anderen Beobachtungen sehr schwer zu untersuchen sind.“

GTC auf La Palma macht Fund in Relikt-Galaxie möglich

Das GTC ist mit einem Spiegeldurchmesser von 10,4 Metern das größte optisch-infrarote Teleskop der Welt. Forscher Michael Beasley vom IAC führte den Fund auf die Qualität der Anlage zurück: Die Daten hätten ein Fenster zur detaillierten chemischen Zusammensetzung einer der besten bekannten massereichen Relikt-Galaxien geöffnet.

Das James Webb Space Telescope (JWST) im Weltall entdeckt derzeit ursprüngliche Galaxien an den Rändern des Universums. Der Fund in NGC 1277 liefert dem JWST eine Orientierung, um dieselben chemischen Spuren in den entferntesten Galaxien zu suchen. Mitautorin Anna Ferré-Mateu vom IAC bezeichnete den Silizium-Überschuss als fossiles Zeugnis der Frühzeit des Universums, das NGC 1277 anders als gewöhnliche Galaxien unversehrt bewahrt habe.