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Mithilfe des europäischen Weltraumteleskops Gaia haben Astronomen 55 außer Kontrolle geratene Sterne identifiziert, die mit hoher Geschwindigkeit aus einem jungen, dicht besiedelten Cluster in der Großen Magellanschen Wolke (LMC), einer Satellitengalaxie unserer Milchstraße, herausgeschleudert wurden. Dies ist das erste Mal, dass so viele Sterne einem einzigen Sternhaufen entkommen sind.
Der etwa 158.000 Lichtjahre entfernte Sternhaufen R136 beherbergt Hunderttausende Sterne und liegt in einer großen Region intensiver Sternentstehung im LMC. Es ist die Heimat einiger der größten Sterne, die jemals von Astronomen beobachtet wurden, einige davon haben eine 300-fache Sonnenmasse.
Die außer Kontrolle geratenen Sterne wurden in den letzten zwei Millionen Jahren bei zwei Explosionen herausgeschleudert. Einige von ihnen reisen mit mehr als 100.000 km/h von zu Hause weg, was etwa der 80-fachen Schallgeschwindigkeit auf der Erde entspricht. Flüchtlinge, die so groß sind, dass sie in einer Supernova sterben und dabei Schwarze Löcher oder Neutronensterne zurücklassen, verhalten sich wie kosmische Raketen und explodieren bis zu 1.000 Lichtjahre von ihrem Ursprungsort entfernt.
Die Entdeckung wurde von einem Team von Astronomen unter der Leitung des Forschers Mitchel Stoop von der Universität Amsterdam mithilfe von Gaia gemacht, das die Position von Milliarden Sternen präzise überwacht. Die Ergebnisse erhöhen die Zahl der bekannten außer Kontrolle geratenen Sterne um 10.
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Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Sterne aus jungen Sternhaufen wie R136 stammen, die schätzungsweise weniger als 2 Millionen Jahre alt sind (das klingt vielleicht alt, aber vergleichen Sie es mit unserem Alter von vor 4,6 Millionen Jahren). Milliarde-ein Jahr altes Sonnensystem) – wenn sich die Wege dicht gedrängter Sternschlüpflinge kreuzen und es zu einer gravitativen Störung der Umlaufbahnen kommt. Was das Team jedoch überraschte, war die Entdeckung, dass in R136 mehr als ein größeres Fluchtereignis stattgefunden hatte und dass das zweite (zumindest im kosmischen Maßstab) erst vor relativ kurzer Zeit stattfand.
„Die erste Episode ereignete sich vor 1,8 Millionen Jahren, als sich der Sternhaufen bildete, und entspricht dem Ausstoß von Sternen während der Bildung des Sternhaufens“, sagte Stoop in einer Pressemitteilung. „Die zweite Episode ereignete sich erst vor 200.000 Jahren und hatte ganz andere Merkmale.
„Zum Beispiel bewegen sich die flüchtenden Sterne in dieser zweiten Folge langsamer und werden nicht wie in der ersten Folge in zufällige Richtungen geschleudert, sondern in eine bevorzugte Richtung.“
Es wird angenommen, dass diese beiden Episoden dazu geführt haben, dass R136 in den letzten Millionen Jahren ein Drittel seiner massereichsten Sterne ins All befördert hat.
„Wir glauben, dass die zweite Episode der Sternschnuppen auf die Interaktion von R136 mit einem anderen nahegelegenen Sternhaufen zurückzuführen war, der erst 2012 entdeckt wurde“, sagte Teammitglied Alex de Koter, ein Forscher an der Universität Amsterdam, in der Pressemitteilung. „Die zweite Episode könnte vorhersagen, dass sich die beiden Cluster in naher Zukunft vermischen und verschmelzen werden.“
Massive Sterne wie die, die dieser junge Sternhaufen ausstößt, können millionenfach heller sein als die Sonne und geben einen Großteil ihrer Energie als intensives ultraviolettes Licht ab. Aber diese Kraft hat ihren Preis: Riesige Sterne wie diese verbrauchen schnell ihren Treibstoff für die Kernfusion.
Das bedeutet, dass unsere Sonne zwar etwa 10 Milliarden Jahre leben wird, das Leben massereicher Sterne jedoch bereits nach Millionen von Jahren endet. Die Sonne wird ihr Leben mit einem Wimmern beenden und als erfrischender stellarer Überrest, der als Weißer Zwerg bezeichnet wird, verschwinden, aber diese massereichen Sterne werden krachend verschwinden und in Supernova-Explosionen ausbrechen.
Der Sternhaufen Prima Donna verliert seine Sternenkraft
R136 ist nicht nur wegen seiner riesigen Population massereicher Sterne etwas Besonderes; Es handelt sich um den „Primadonna“-Haufen der größten Region im Weltraum, in der Sterne entstehen, fünf Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.
„Nachdem wir herausgefunden haben, dass ein Drittel der massereichen Sterne früh in ihrem Leben aus ihren Geburtsregionen herausgeschleudert wird und dass sie ihren Einfluss über diese Regionen hinaus ausüben, ist der Einfluss massereicher Sterne auf die Struktur und die Entwicklung von Galaxien wahrscheinlich.“ viel wichtiger als bisher angenommen“, sagte Teammitglied Lex Kaper, ein Forscher an der Universität Amsterdam, in derselben Erklärung. „Es ist sogar möglich, dass außer Kontrolle geratene Sterne, die im frühen Universum entstanden sind, einen wichtigen Beitrag zur sogenannten Reionisierung des Universums durch ultraviolettes Licht geleistet haben.“
Die Reionisierung des Universums bezieht sich auf eine entscheidende Phase der kosmischen Evolution, die stattfand, als das Universum, das jetzt 13,8 Milliarden Jahre alt ist, ein Baby war, etwa eine Milliarde Jahre alt. Damals erzeugte das Licht der ersten Sterne Blasen aus ionisiertem Gas in interstellarer Materie. Diese ionisierten Blasen wuchsen mit der Geschwindigkeit der ersten Galaxien und reionisierten den gesamten Wasserstoff, indem sie die Elektronen von den Wasserstoffkernen trennten. Dies markierte den Übergang von der Periode der kosmischen Morgendämmerung zu einem „ausgereiften“ kosmischen Stadium, das die Entwicklung „normaler“ Galaxien ermöglichte.
Das Hauptziel der Forschung des Teams bestand darin, die Fähigkeiten von Gaia zu testen, einer Mission der Europäischen Weltraumorganisation, deren Aufgabe es ist, Daten zu sammeln, um eine 3D-Karte der Milchstraße zu erstellen. Der LMC ist ein guter Test, da er viel weiter entfernt ist als die Sterne, die Gaia normalerweise in unserer Heimatgalaxie untersucht.
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„R136 wurde gerade erst vor 1,8 Millionen Jahren gebildet, daher könnten die flüchtenden Sterne noch nicht so weit entfernt sein, dass es unmöglich wird, sie zu identifizieren“, schloss De Koter. „Wenn es gelingt, eine große Anzahl dieser Sterne zu finden, kann man verlässliche statistische Aussagen treffen. Es hat unsere Erwartungen übertroffen und wir sind mit den Ergebnissen äußerst zufrieden. Für einen Wissenschaftler ist es immer eine Freude, etwas Neues zu entdecken.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 9. Oktober in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.