Staubige Sterne

   

Staub ist ein oftmals unterschätzter Bestandteil des Kosmos: Er spielt eine wichtige Rolle bei der Kühlung des interstellaren Mediums, der Entstehung von Sternen und der Entwicklung von Galaxien. Doch wo kommt der Staub her? In der Milchstraße stammt der Staub hauptsächlich von alten Sternen. Weniger klar ist die Herkunft des Staubs im frühen Kosmos. Bislang sahen die Astronomen Supernovae als Hauptproduzenten für Staub im jungen Universum. Ein internationales Forscherteam präsentiert jetzt in "Science" jedoch Beobachtungen, die zeigen, dass Kohlenstoffsterne auch im frühen Kosmos schon Staub an das interstellare Medium geliefert haben könnten.     

Abb.: Gas- und Staubhülle um CW Leonis, einen bekannten Kohlenstoffstern in der Milchstraße. Der Stern ist 650 Lichtjahre von uns entfernt. (Bild: Izan Leao et al.)

Kohlenstoffsterne sind ungewöhnliche Rote Riesen, die in ihrem Spektrum Linien von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen wie CN und CH zeigen. In der Milchstraße sind es hauptsächlich diese Sterne, in deren Atmosphären kohlenstoffhaltiger Staub erzeugt und dann mit dem Sternwind in das interstellare Medium transportiert wird. 

Bislang war allerdings unklar, ob und in welchem Umfang solche Prozesse auch im frühen Kosmos abgelaufen sein können. Denn damals war der Anteil an Elementen schwerer als Wasserstoff und Helium - von den Astronomen etwas eigenwillig als "Metalle" bezeichnet - erheblich geringer als im heutigen Kosmos, und diese Elemente haben einen großen Einfluss auf die Entwicklung der Kohlenstoffsterne. Das Problem: In großen Entfernungen - und damit bei einem Blick in das junge Universum - können die Astronomen keine einzelnen Sterne mehr ausmachen und untersuchen.

Gregory Sloan von der Cornell University in Ithaca im US-Bundesstaat New York und seine Kollegen haben deshalb einen anderen Weg beschritten. Mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer haben sie den Kohlenstoffstern MAG 29 beobachtet. Er steht in der 280.000 Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie Sculptor. Das Besondere an diesem kleinen Sternsystem: Die so genannte "Metallizität", also der Anteil an Elementen schwerer als Helium, beträgt dort lediglich vier Prozent des Wertes in der Milchstraße. Damit ähnelt die Sculptor-Zwerggalaxie in ihrer chemischen Zusammensetzung der "primitiven" Umgebung in den Galaxien des frühen Kosmos.     

Trotzdem konnten Sloan und seine Kollegen im Spektrum von MAG 29 die typischen Absorptionsbanden von Staub nachweisen. "Unsere Ergebnisse deuten auf einen erheblichen Massenverlust und eine substanzielle Staubproduktion dieses Sternes", so Sloan und seine Kollegen. Der niedrige Anteil an schwereren Elementen sei also offenbar "keine Hürde bei der Produktion von Staub um einen Kohlenstoffstern."   

"Bislang haben sich die meisten Astronomen auf die Frage konzentriert, wie und welche Art von Staub Supernovae produzieren", erklärt Sloan, "dabei haben sie möglicherweise eine wichtige Quelle von Staub, die Kohlenstoffsterne, übersehen." Wie groß der von Kohlenstoffsternen gelieferte Staubanteil tatsächlich ist, sei allerdings schwer abzuschätzen. Dazu sei zunächst ein besseres Verständnis der Entstehung der ersten Sterngeneration nötig.

Rainer Kayser


Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  G. C. Sloan et al., Dust Formation in a Galaxy with Primitive Abundances, Science 323, 353 (2009)
• F. Bertoldi et al., Dust emission from the most distant quasars, Astronomy & Astrophysics 406, L55 (2003)
• D. C. Hines et al., Spitzer Observations of High-Redshift QSOs, Astronomical Journal 641, L85 (2006)
  
• N. Mauron et al., "Cool carbon stars in the halo: A new survey based on 2MASS", Astronomy & Astrophysics 418, 77 (2004)
• Cornell University, Ithaca
  http://www.cornell.edu/
  
• Spitzer Space Telescope
  http://www.spitzer.caltech.edu/

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