Hinweis auf eine Sternexplosion schon 420 Millionen Jahre nach dem Urknall

Die Entstehung der ersten Sterne im Kosmos fand offenbar noch früher statt als bislang angenommen. Darauf deutet die Beobachtung eines Strahlungsblitzes durch ein internationales Forscherteam in einer Galaxie im jungen Kosmos hin. Der etwa 420 Millionen Jahre nach dem Urknall ausgelöste Blitz sei durch die Explosion eines Stern entstanden, der bereits zur zweiten Sternengeneration in der kosmischen Geschichte gehöre, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“. Demnach müsse sich die erste Sternengeneration noch deutlich früher gebildet haben.

Die Astronomen um Linhua Jiang von der Universität Beijing in China haben in den Jahren 2017 und 2018 intensive spektroskopische Beobachtungen der Galaxie GN-z11 durchgeführt. Ihr Ziel dabei: Eine akkurate Bestimmung der Rotverschiebung und damit der Entfernung und des Alters dieses Sternsystems. Frühere Beobachtungen mit dem Hubble Space Telescope hatten bereits gezeigt, dass die Rotverschiebung etwa einen Wert von z=11 besitzt. Das bedeutet: Der Kosmos hat sich seit der Aussendung der heute empfangenen Strahlung um z+1, also um das Zwölffache ausgedehnt. Um diesen Faktor haben sich auch die Wellenlängen der Strahlung des Sternsystems verlängert.

Die spektroskopischen Messungen von Jiang und seinem Team am Keck-Teleskop auf Hawaii lieferten jetzt den genauen Wert von z=10,957. Damit zählt GN-z11 zu den am weitesten entfernten Galaxien, die bislang bekannt sind: Ihr Licht benötigt 13,37 Milliarden Jahre, um zur Erde zu gelangen. Es handelt sich also zugleich um einen Blick in die Frühzeit des Kosmos, denn die Astronomen sehen diese Galaxie so, wie sie vor 13,37 Milliarden Jahren aussah, gerade einmal 420 Millionen Jahre nach dem Urknall.

Die größte Überraschung für Jiang und seine Kollegen war jedoch, dass sie am 7. April 2017 bei ihren Beobachtungen einen lediglich 245 Sekunden andauernden Strahlungsblitz im Infrarotbereich registrierten. Unter Berücksichtigung der Rotverschiebung muss es sich dabei ursprünglich um einen energiereichen Blitz ultravioletter Strahlung gehandelt haben. Solche UV-Blitze kennen die Astronomen bereits als Begleiterscheinung von Gammastrahlungs-Ausbrüchen, hochenergetischen Strahlungsschauern, die durch Sternexplosionen ausgelöst werden.

Der bisherige Rekord für solche Strahlungsblitze lag bei einer Rotverschiebung von 9,4. Die Beobachtungen von Jiang und seinen Kollegen zeigen nicht nur, dass es zu solchen Explosionen noch früher in der kosmischen Geschichte gekommen ist, sondern auf Basis statistischer Überlegungen auch, dass diese Blitze in jener Epoche sehr viel häufiger aufgetreten sind als bislang angenommen. Mehr noch: Zu Sternexplosionen, die zu Gamma- und UV-Blitzen führen, kommt es nach den theoretischen Modellen der Astronomen durch den Kollaps von Sternen, die bereits zur zweiten Generation der Sterne im Kosmos gehören. Denn sie enthalten schwere Elemente, die sich nur in einer noch früheren Sternengeneration gebildet haben können. Die ersten Sterne müssen also bereits in einer noch früheren Epoche entstanden sein.

Bildquelle: NASA, ESA, M. Kornmesser