Auf der Suche nach den ältesten Sternen (German Edition)

großangelegten Beobachtungen des südlichen Himmels werden zu unzähligen Entdeckungen alter Sterne im äußeren Teilbereich der Milchstraße, dem sogenannten Halo, führen. Es wird erwartet, dass neue Zwerggalaxien entdeckt und riesige, langgezogene Ströme von Sternen, die sich oft über große Teile des Himmels ziehen, ausfindig gemacht werden. Abbildung 1.D im Farbbildteil zeigt das »Field of Streams« (»Gebiet der Ströme«) mit verschiedenen Sternströmen in der nördlichen Hemisphäre, die sich um die Milchstraße herum winden. Viele der neu entdeckten nur schwach leuchtenden Zwerggalaxien sind ebenfalls eingezeichnet. Mit Hilfe aller gesammelten Daten können wir bald noch besser die chemischen und dynamischen Prozesse erforschen, die zur Entstehung von Sternen und Galaxien wie dem Milchstraßensystem geführt haben.

Abb. 1.D
    Ein anderer, komplementärer Ansatz zur Erforschung der Frühgeschichte des Universums mit den galaktischen Uralt-Sternen ist die Beobachtung extrem weit entfernter Galaxien und Gaswolken. Dieser Ansatz ist weit verbreitet und vielen bekannt, da z.B. das Hubble-Weltraumteleskop seit 1990 immer wieder spektakuläre Bilder von den am weitesten entfernten Galaxien geliefert hat. Das Hubble-Weltraumteleskop ist in Abbildung 1.B im Farbbildteil zu sehen sowie einige der mit ihm gemachten beeindruckenden Aufnahmen.

Abb. 1.B
    Diese extrem weit entfernten Objekte sendeten ihr Licht als junge Galaxien in den Frühstadien des Universums aus. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit war ihr Licht für Milliarden von Jahren zu uns unterwegs. Diese Methode bietet eine direkte Möglichkeit, in die Vergangenheit zu schauen. So wissen wir, dass es ca. 700 Millionen Jahre nach dem Urknall bereits Sterne gab. Allerdings kann auf diesem Wege im Gegensatz zur Stellaren Archäologie nur bedingt detailliertes Wissen über die chemische Zusammensetzung der frühesten Sterne nach dem Urknall und die Entstehung der chemischen Elemente in ihrem Inneren gewonnen werden.
    Bevor wir uns der chemischen Entwicklung, den ältesten Sternen und der Geschichte unserer Milchstraße weiter widmen, werden wir aber erst einmal einen Blick auf den historischen Ablauf der Erforschung von Sternen, deren Leuchtkraft und der Elementsynthese werfen.

2. Zwei Jahrhunderte den Sternen auf der Spur
    Seit Jahrtausenden blicken die Menschen nachts in den Himmel, um die unzählig vielen Lichtpünktchen zu bewundern. Jedes dieser kleinen Lichter ist ein Stern aus unserer Milchstraße. Aufgrund ihrer enormen Leuchtkraft strahlen alle diese galaktischen Sonnen viele Lichtjahre weit – sie sind quasi die »Straßenlaternen« unserer Galaxie. Friedlich und etwas geheimnisvoll erscheinen sie einem am Nachthimmel und ermöglichen uns, die Weiten des Kosmos zu erahnen. Denn auch in anderen, weit entfernten Galaxien gibt es unzählige Sterne. Sie lassen ihre Heimatgalaxie hell erstrahlen – wie ein entferntes, bei Nacht beleuchtetes Fußballfeld. Bei der Beobachtung von Galaxien führen uns also die darin befindlichen Sterne noch viel weiter hinaus in die scheinbar unendlichen Weiten des Weltalls.
    Aber wie kommt es eigentlich dazu, dass Sterne so kräftig und auch so lange über Milliarden Jahre hinweg strahlen können? Was passiert genau im Inneren der Sonne, dass sie uns jeden Tag aufs Neue Licht schenken kann, welches für uns Menschen und für unsere Evolution auf der Erde doch so ungeheuer wichtig ist?
    Die Antwort auf diese so fundamentale Frage ist erstaunlicherweise erst seit ca. 75 Jahren bekannt. Wir wissen also erst seit kurzem, was in der Sonne und somit in allen anderen Sternen wirklich vor sich geht. Der Weg zu dieser Erkenntnis war wie so oft in der Wissenschaft von vielen kleineren und größeren Entdeckungen geprägt, die sich über viele Jahre hinweg Mosaiksteinchen für Mosaiksteinchen zu einem großen Bild zusammenfügten. Wenn man heute auf diese Zeit zurückblickt, ist es wirklich faszinierend, wie Schritt für Schritt die physikalischen Grundlagen über Sterne erforscht, erarbeitet, belegt und manchmal auch widerlegt wurden. Es muss eine spannende Zeit in der Physik gewesen sein, in der so viele, heute selbstverständliche Konzepte der Naturwissenschaften entwickelt werden konnten.
    Wir werden jetzt also »Mäuschen spielen« und uns in den Schreibstuben, Laboratorien und Observatorien verschiedener Physiker, Mathematiker und Astronomen des frühen neunzehnten Jahrhunderts verstecken und ihnen bei ihren