LAP1-B: Das beobachtete Echo der ersten Sterne des Universums in der Ära der kosmischen Morgendämmerung

Mithilfe der außergewöhnlichen Leistungsfähigkeit des James Webb Space Telescope (JWST) ist es Forschern gelungen, das System LAP1-B zu identifizieren. Dieses Objekt gilt als der bisher früheste und überzeugendste Beweis für die Existenz der Sterne der Population III – jener hypothetischen Vorläufer aller nachfolgenden leuchtenden Himmelskörper. LAP1-B befindet sich in einer Entfernung von etwa 13 Milliarden Lichtjahren, wodurch Wissenschaftler einen tiefen Einblick in eine Epoche erhalten, die lediglich 800 Millionen Jahre nach dem Urknall einsetzte. Die Beobachtung von LAP1-B bietet eine einzigartige Gelegenheit, die Anfänge der kosmischen Evolution zu erfassen, als Materie gerade erst begann, die ersten komplexen Strukturen zu bilden.

Das System LAP1-B weist entscheidende Merkmale auf, die von Theoretikern für Population-III-Sterne vorhergesagt wurden. Es liegt eingebettet in einem Halo aus Dunkler Materie, dessen Masse auf ungefähr 50 Millionen Sonnenmassen geschätzt wird. Dieser Wert entspricht exakt der kritischen Schwelle, die für die sogenannte „atomare Kühlung“ notwendig ist – ein Prozess, der die Entstehung der allerersten Sterne in Gang setzte. Die Sterne selbst in diesem System werden als Giganten betrachtet, deren Masse zwischen 10 und 1000 Sonnenmassen liegt. Sie sind in kleinen Ansammlungen gebündelt, deren Gesamtmasse nur wenige Tausend Sonnenmassen beträgt. Dies untermauert die Annahme, dass die ersten Sterne extrem massereich waren und ihren Brennstoff entsprechend schnell verbrauchten.

Die spektrale Analyse, die das JWST durchgeführt hat, enthüllte eine nahezu vollständige Abwesenheit schwerer Elemente, die Astronomen als „Metalle“ bezeichnen. Dies ist das definierende Merkmal der Population-III-Sterne. Diese Sterne entstanden aus der primären Zusammensetzung des Universums – hauptsächlich Wasserstoff und Helium, ergänzt durch minimale Spuren von Lithium. Schwerere Elemente konnten zu diesem Zeitpunkt noch nicht existieren, da sie erst durch die Nukleosynthese in früheren Generationen gebildet wurden. Bemerkenswerterweise enthält das Gas, das LAP1-B umgibt, bereits Anzeichen einer Anreicherung. Dies deutet darauf hin, dass einige dieser ersten massiven Sterne ihren Lebenszyklus bereits als Supernovae beendet haben müssen und somit den Prozess der „Metallisierung“ des frühen Universums eingeleitet haben.

Obwohl LAP1-B momentan der überzeugendste Kandidat ist, betonen Wissenschaftler, darunter Spezialisten der Columbia University und der University of Toledo, die Notwendigkeit weiterer, detaillierter Untersuchungen zur endgültigen Bestätigung. Die Entdeckung von LAP1-B, das sich bei einer Rotverschiebung von z=6.6 befindet, steht im Einklang mit den theoretischen Erwartungen: In diesem Bereich wurde erwartet, dass man ungefähr ein solches Objekt innerhalb der aktuellen Beobachtungsmöglichkeiten finden würde. Diese Entdeckung ist nicht nur ein isolierter Fund, sondern ebnet den Weg für die Erforschung des frühen Universums. Jedes neue Signal kann ein Schlüssel zum Verständnis sein, wie das Licht in der kosmischen Dunkelheit seinen Ursprung nahm. Modelle legen nahe, dass der Einfluss dieser ersten Sterne auf die nachfolgende Sternentstehung und die Bildung der ersten Galaxien entscheidend war und somit das Fundament für die gesamte weitere kosmische Evolution legte.