20.12.12

Astronomie

Kugelsternhaufen tricksen mit dem Alter

Kugelsternhaufen bewahren sich ewige Jugend: Selbst wenn sie vor langer Zeit entstanden sind, können sie im Inneren jung sein. Das schaffen sie mit Nachzüglern, die immer wieder Brennstoff tanken.

Von Rebecca Winkels
Foto: AFP

Nein, das sind nicht die Spuren eines explodierten Mango-Lassis: So sah das Hubble-Teleskop den Sternhaufen NGC 6388. Spannend sind in diesem Fall die blauen Sterne innerhalb des Haufens: Sie zeigen an, wie schnell der Alterungsprozess voranschreitet.
Nein, das sind nicht die Spuren eines explodierten Mango-Lassis: So sah das Hubble-Teleskop den Sternhaufen NGC 6388. Spannend sind in diesem Fall die blauen Sterne innerhalb des Haufens: Sie zeigen an, wie schnell der Alterungsprozess voranschreitet.

Menschen altern unterschiedlich schnell. Wie schnell wir alt werden, hängt hauptsächlich von unserem Lebensstil ab und hat deutlich weniger mit unserem tatsächlichen Alter zu tun. Das gilt nicht nur für Menschen. Auch bei Kugelsternhaufen hat der Altersprozess bei jedem Sternhaufen ein unterschiedliches Tempo. Die Haufen können in ihrem Inneren also jung sein, obwohl sie bereits vor langer Zeit entstanden sind. Sie bewahren sich in gewissem Sinne die ewige Jugend.

Kugelsternhaufen sind kugelförmige Ansammlungen sehr vieler Sterne, die durch ihre eigene Schwerkraft eng miteinander verbunden sind. In der Milchstraße gibt es ungefähr 150 solcher Haufen, die zwischen 12 und 13 Milliarden Jahre alt sind und eine Vielzahl der ältesten Sterne unserer Galaxie enthalten.

"Obwohl diese Sternenhaufen bereits vor Milliarden von Jahren entstanden sind, haben wir uns gefragt, ob einige womöglich schneller oder langsamer altern als andere", sagt Francesco Ferraro von der Universität Bologna, Autor der in Nature erschienenen Studie.

Blaue Sterne mit viel Masse

Untersuchungen mit dem 2,20-Meter-Teleskop am La Silla-Observatorium der Eso und dem "Hubble"-Teleskop zeigten, dass dem so ist. Einige Sternhaufen entwickeln sich tatsächlich schneller als andere. Um dies zu erkennen, beobachteten die Wissenschaftler die Verteilung sogenannter blauer Sterne in den Haufen. "Daraus haben wir eine Methode entwickelt, um die Alterungsrate zu bestimmen", sagt Ferraro.

Blaue Sterne sind massereiche und sehr hell leuchtende Sterne, die ihren Brennstoff viel schneller verbrennen als kleine Artgenossen. Da Kugelsternhaufen innerhalb relativ kurzer Zeit entstehen und alle Sterne in einem Haufen etwa gleich alt sind, sollten in einem solchen eigentlich keine blauen Sterne mehr vorkommen. Kugelsternhaufen müssten also aus massearmen Sternen bestehen. Dem ist aber nicht immer so.

Blaue Nachzügler etwa erstarken unter bestimmten Bedingungen wieder – beispielsweise bei einer Kollision mit einem anderen Stern. Sie tanken sozusagen neuen Brennstoff. Anhand dieser hell strahlenden Nachzügler lässt sich der Alterungsprozess von Kugelsternhaufen mit Hilfe von Teleskopen nachvollziehen.

Langsam alternde Haufen

Schwere Sterne wie eben die Blauen Nachzügler sinken mit der Zeit in das Zentrum des Haufens. Da dieser Prozess Zeit braucht, können die Wissenschaftler anhand ihrer Verteilung den Alterungsprozess nachvollziehen.

Befinden sich in einem Haufen alle Blauen Nachzügler im Zentrum, so ist der Alterungsprozess weit fortgeschritten. Sind die Sterne am Rand, altert der Haufen langsam. Da alle Haufen ungefähr zur gleichen Zeit entstanden sind, zeigt dieser Unterschied sehr deutlich, dass der Alterungsprozess von Haufen zu Haufen unterschiedlich ist.

"Wir glauben, dass der Prozess bei den schnell alternden Haufen nach wenigen hundert Millionen Jahren abgeschlossen sein kann, während er bei den langsamsten Vertretern ein Vielfaches des gegenwärtigen Alters des Universums andauern wird", sagt Barbara Lanzoni von der Universität Bologna, Zweitautorin der Studie.

Energie im Kern steigert sich

Durch die Wanderung der schweren Sterne in die Mitte kollabiert nach einiger Zeit der Kern: Die Sterne im Zentrum nähern sich immer weiter an, sind sehr dicht beieinander. Enge Doppelsternsysteme entstehen. Da andere Sterne wiederum mit diesem System reagieren, steigert sich die Energie im Kern des Sternenhaufens und dieser dehnt sich wieder aus.

Dieser Prozess des Zusammenfallens und wieder Auseinanderstrebens ist zwar gut bekannt, doch bisher war nicht klar, wie schnell der Prozess vonstatten geht. Die neue Studie liefert eine Möglichkeit, zu untersuchen, an welchem Punkt des Alterungsprozesses ein bestimmter Kugelsternenhaufen angekommen ist.

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