Astronomie | Die Sternentstehung verläuft weniger universell als gedacht

Die Geburt eines Sternes im Sternenhaufen »Pismis 24«, aufgenommen vom James-Webb-Teleskop. Foto: Nasa Nicht klotzen, sondern kleckern: Wenn im Universum neue Sterne entstehen, sind die schwersten unter ihnen zwar am spektakulärsten – doch die kleinen, eher massearmen Sternchen sind es, die ihnen zahlenmäßig weitaus überlegen sind.

Die Geburt eines Sternes im Sternenhaufen »Pismis 24«, aufgenommen vom James-Webb-Teleskop. Foto: Nasa Ausgangsmaterial für alle Sterne sind sogenannte Molekülwolken, sehr kalte und verhältnismäßig dichte Ansammlungen von Gas und Staub im Weltall. Die Ausdehnung der Wolken kann bis zu einigen Hundert Lichtjahren betragen, bei Massen zwischen Tausenden bis mehreren Millionen Sonnenmassen. Kommt es in einer solchen Molekülwolke zu »Störungen«, etwa durch die Schockwellen eines nahen, explodierenden Sterns, können sich Bereiche der Wolke verdichten. Aus etwas kompakteren Regionen werden richtig dichte, zunehmend sphärische Klumpen, die schließlich massereich und heiß genug sind, dass Wasserstoff zu Helium fusionieren kann: Ein neuer Stern leuchtet auf.

Massereiche und damit extrem leuchtkräftige Sterne lassen sich auch noch über weite Entfernungen beobachten – im Gegensatz zu den leichtesten Sternchen, deren rötliches Glimmen über große Distanzen nicht mehr zu detektieren ist. Doch wenn man die Eigenschaften und die Entwicklung von weit entfernten Sternhaufen oder ganzen Galaxien verstehen will, zählen nicht nur die wenigen stellaren Flutlichter – sondern auch die unzähligen massearmen, eher bescheiden leuchtenden Sterne.

Um vom strahlenden Licht der größten Sterne auf eine Gesamt-Massenverteilung der Sterne in einem Gebiet schließen zu können, bedienen sich Astronomen der »ursprünglichen Massenfunktion«. Die empirische Funktion beschreibt die anfängliche Massenverteilung von Sternen zum Zeitpunkt der Sternentstehung. Der Physiker Edwin Salpeter war der Erste, der 1955 in großer Fleißarbeit die Sterne der solaren Nachbarschaft zählte und aus ihrer Leuchtkraft auf ihre Masse schloss. Unter Berücksichtigung der Lebensdauer von Sternen rekonstruierte Salpeter so eine »ursprüngliche Massenfunktion« unserer Nachbarschaft.

Ausgangsmaterial für alle Sterne sind dichte Ansammlungen von Gas und Staub im Weltall.

Seitdem wurde jene Massenfunktion vielfach überarbeitet, das Grundprinzip blieb jedoch: Massereiche Sterne sind deutlich seltener als massearme und die Massenfunktion ist »universell« und uneingeschränkt gültig: Ob in unserer Nachbarschaft oder in gewaltigen Distanzen – wenn eine Molekülwolke kollabiert, gibt es stets die gleiche Mischung.

Neuen Studien nach könnte die »Universalität« die gängige Theorie der Sternentstehung jedoch zu stark vereinfachen. Hochpräzise Beobachtungen von Sternhaufen – Gebieten erhöhter Sterndichte innerhalb einer Galaxie – mit dem Weltraumteleskop Gaia zeichnen demnach ein eher individuelles Bild. Wäre die ursprüngliche Massenfunktion tatsächlich universell, würde jeder Sternhaufen eine ähnliche Mischung an Sternen enthalten. Stattdessen stellten die Forscher von Haufen zu Haufen deutliche Unterschiede fest, was darauf hindeutet, dass die lokalen Bedingungen die Art der entstehenden Sterne beeinflussen. So könnten kleinräumige Temperatur- und Dichteschwankungen in der Molekülwolke und dynamische Effekte, etwa Turbulenzen und Strömungen innerhalb des Gases, die Sternentstehung beeinflussen, ebenso wie die chemische Zusammensetzung der Molekülwolke. Jene Zusammensetzung erlaubt es auch, die zeitliche Entwicklung nachzuvollziehen, müssen doch schwere Elemente erst einmal in Generationen von Sternen »erbrütet« werden, bevor sie das interstellare Medium anreichern.

Das würde nicht nur das allgemeine, seit Jahrzehnten akzeptierte Bild der Sternentstehung grundlegend verändern, es könnte gleich noch ein eher neues Problem lösen. In Beobachtungsdaten mit dem James-Webb-Teleskop, das den Blick in bislang unbekannte Tiefen des Weltraums eröffnet hat, fanden sich etwa extrem weit entfernte Galaxien, die massereicher erschienen als zu erwarten wäre. Mit einer »etwas individuelleren Massenfunktion« ließe sich die Diskrepanz jedoch einfach erklären. Die weit entfernten Galaxien sind gar nicht »zu schwer« – wir müssen unsere Waage nur einfach ein bisschen besser justieren.

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