Wien/Graz/Oxford – Im Universum dürften deutlich mehr massereiche Sterne entstehen als gedacht. Das zeigen Analysen des Tarantelnebels (offiziell: 30 Doradus), einer sehr aktiven Sternentstehungsregion in der Großen Magellanschen Wolke. Das habe weitreichende Auswirkungen auf die Häufigkeit von Schwarzen Löchern und Neutronensternen sowie auf Produktion und Verteilung schwerer Elemente im All – und damit auf das Verständnis über das Universum in seiner heutigen Form, berichten die Forscher im Fachjournal "Science".
In allen bisher untersuchten Regionen des Universums sind Sterne umso seltener, je massereicher sie sind. "Weniger als ein Prozent aller Sterne haben mehr als zehn Sonnenmassen und der größte Anteil der gesamten Sternmasse wird von massearmen Sternen gestellt", erklärt Co-Autor Luca Fossati vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Ab der acht- bis zehnfachen Sonnenmasse explodieren solche Sterne am Ende ihres Lebens in einer Supernova, den gewaltigsten Ereignissen im Universum. Dabei werden große Mengen Materie ins All geschleudert und es entstehen schwere Elemente.
Beobachtung wirft Vermutungen über den Haufen
Mit Hilfe des Very Large Telescopes (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile beobachteten die Astronomen knapp 1.000 Schwergewichte im rund 180.00 Lichtjahre entfernten Tarantelnebel. "Wir waren völlig überrascht, als wir sahen, dass in diesem Sternentstehungsgebiet viel mehr massereiche Sterne entstanden sind als wir erwartet hatten", so Erstautor Fabian Schneider von der Universität Oxford.
Die Wissenschafter nutzten detaillierte Analysen von rund 250 Sternen mit der 15- bis 200-fachen Masse der Sonne, um die Verteilung der Geburtsmassen der Sterne ("initial mass function") zu bestimmen. Es zeigte sich dabei, dass Sterne mit bis zu 200 Sonnenmassen durchaus häufig vorkommen.
Bis vor kurzem war umstritten, ob es überhaupt solche Schwergewichte gibt. Die aktuelle Studie legt dagegen nahe, dass die maximale Geburtsmasse von Sternen zwischen 200 und 300 Sonnenmassen liegt.
Die Folgen
Weil massereiche Sterne großen Einfluss auf ihre Umgebung haben, dürften die Studienergebnisse auch weitreichende Konsequenzen auf das Verständnis haben, wie Sterne das Universum geformt haben. Schließlich produzieren die Schwergewichte unvorstellbare Mengen an kinetischer Energie in Form von Sternenwinden und – am Ende ihres Lebens – bei Supernova-Explosionen, zudem sind sie auch für die Produktion schwerer Elemente verantwortlich.
Im Gegensatz zu bisherigen Annahmen könnten massereiche Sternpopulationen wie jene in 30 Doradus nach Angaben der Wissenschafter 70 Prozent mehr Supernovae, drei Mal so viel chemische Elemente und vier Mal so viel ionisierte Strahlung produzieren. Die Entstehungsrate von Schwarzen Löchern wird durch die neuen Kalkulationen sogar um 180 Prozent erhöht, womit auch die zu erwartende Häufigkeit von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern steigt – und die mit diesen Chance auf das Entdecken weiterer Gravitationswellen. (APA, red, 7. 1. 2018)