Bahnbrechendes Modell: Wie extrem massive Sterne die ältesten Kugelsternhaufen des Universums prägten

Eine internationale Forschergruppe hat einen bahnbrechenden theoretischen Ansatz vorgestellt, der die Entstehung der ältesten Sternstrukturen des Kosmos – die sogenannten Kugelsternhaufen – erklärt. Dieses neue Modell verknüpft deren Entwicklung direkt mit der Existenz von Extrem Massiven Sternen (EMS). Die Ergebnisse dieser wegweisenden Arbeit, die in der renommierten Fachzeitschrift „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ veröffentlicht wurden, eröffnen eine völlig neue Perspektive auf die frühe kosmische Geschichte.

Die Kernthese dieser Konzeption besagt, dass sich in den turbulenten Gasbedingungen des frühen Universums Sterne bilden konnten, deren Masse die Tausendfache der Sonnenmasse überstieg. Schätzungen zufolge erreichten diese Giganten sogar bis zu 10.000 Sonnenmassen. Obwohl diese Himmelskörper eine extrem kurze Lebensdauer von lediglich ein bis zwei Millionen Jahren aufwiesen, verbrannten sie in dieser Zeit Wasserstoff und emittierten dabei äußerst starke Sternwinde. Diese Winde transportierten die Produkte der Hochtemperaturverbrennung, welche sich anschließend mit dem umgebenden Gas vermischten. Dadurch entstanden die Voraussetzungen für die Geburt neuer Sterngenerationen, die eine einzigartige, chemisch „verunreinigte“ Zusammensetzung aufwiesen.

Zu den Hauptakteuren dieser Untersuchung zählen Professor Mark Gieles vom Institut für Kosmologische Wissenschaften der Universität Barcelona (ICCUB) und dem Institut für Kosmische Studien Kataloniens (IEEC) sowie Co-Autor Paolo Padoan vom Dartmouth College. Professor Padoan betonte, dass diese Hypothese hervorragend mit den Beobachtungsdaten des James Webb Space Telescope (JWST) übereinstimmt. Dies unterstreicht die entscheidende Rolle, die die Extrem Massiven Sterne bei der Formierung der ersten Galaxien spielten.

Kugelsternhaufen, die dichte Ansammlungen von Hunderttausenden oder gar Millionen von Sternen darstellen, gelten als die ältesten „Archive“ des Kosmos, deren Alter mehr als 10 Milliarden Jahre beträgt. Lange Zeit gab ihr ungewöhnlicher chemischer Fingerabdruck Rätsel auf. Dieser umfasst erhöhte Konzentrationen von Stickstoff, Helium, Sauerstoff, Natrium, Magnesium und Aluminium. Das neue Modell liefert hierfür eine elegante Erklärung: Diese chemischen Signaturen wurden durch die Lebenszyklen der EMS hinterlassen, bevor deren Explosionen als Supernovae den Gasbestandteil grundlegend hätten verändern können.

Darüber hinaus stellen die Forscher die Vermutung auf, dass der Kollaps dieser kolossalen Sterne wahrscheinlich zur Entstehung von Schwarzen Löchern mittlerer Masse führte. Diese könnten zukünftig durch den Nachweis von Gravitationswellen identifiziert werden. Die Arbeit schafft somit ein ganzheitliches Bild, das die Physik der Sternentstehung, die Evolution von Sternhaufen und die frühe chemische Anreicherung miteinander verbindet. Aktuelle JWST-Beobachtungen belegen einen erhöhten Stickstoffgehalt in frühen Galaxien, was nach der Modellvorstellung eine direkte Konsequenz der Dominanz von EMS-geprägten Haufen ist.