Ein riesiger junger Stern, ein Vielfaches der Sonnenmasse, fiel zusammen mit einer ihn umgebenden Gas- und Staubwolke in das Sichtfeld des Herschel-Umlaufteleskops.
Der Protostern, der die astronomische Bezeichnung RCW 120 erhielt, ist nur wenige Zehntausende von Jahren alt und hat noch keine thermonuklearen Reaktionen begonnen. Er hat eine Masse, die das 8- bis 10-fache der Sonnenmasse beträgt, und ist von einer Wolke umgeben, die etwa 200-mal mehr Materie enthält als in Sonnensystem.
Wenn das Gas und der Staub dieser Wolke weiterhin auf den Protostern fallen, könnte er sich entzünden und sich in einen der hellsten Riesensterne unserer Galaxie verwandeln - die Milchstraße.
"Es sind die massiven Sterne, die die dynamische und chemische Entwicklung der Galaxie steuern", sagt Dr. Annie Zavagno vom Astrophysical Laboratory in Marseille. „Massive Sterne erzeugen schwere Elemente wie Eisen und schieben sie in den interstellaren Raum. Und wenn sie ihr Leben in einer Supernova-Explosion beenden, füllen sie den galaktischen Raum mit Energie."
Die existierenden Theorien der Sternentstehung können die Existenz von Sternobjekten mit einer Masse, die die Masse der Sonne um mehr als das Zehnfache übersteigt, nicht erklären. Die von solchen Sternen emittierte harte Strahlung sollte die umgebenden Gas- und Staubwolken wegblasen und so deren Wachstum begrenzen. Gleichzeitig kennen Astronomen Sterne mit einer Masse, die 120-mal oder öfter größer ist als die Sonne.
Übrigens hätte der Stern RCW 120, wie viele andere, einschließlich derer mit Planeten, Astronomen viel früher entdecken können, wenn sie ursprünglich eine genauere Suchmethode verwendet hätten.
Laut der Zeitschrift Nature findet die Lyman-Alpha-Methode, mit der Wissenschaftler immer noch Galaxien in Milliarden von Lichtjahren Entfernung von der Erde entdecken, tatsächlich nur eine von zehn Galaxien!
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Astronomen haben dies schon lange vermutet, aber nur Matthew Hayes von der Universität Genf und seine Kollegen, die die Ausrüstung des VLT-Teleskops der Europäischen Südsternwarte verwendeten, bestätigten diese Annahmen als erste mit Beobachtungsdaten.
„Astronomen haben immer gewusst, dass ein Teil der Galaxien in der Lyman-Alpha-Exploration fehlt, aber jetzt haben wir zum ersten Mal Schätzungen. Die Anzahl der vermissten Galaxien ist signifikant “, sagte Hayes.
Um ihre Hypothese zu testen, untersuchten die Wissenschaftler denselben Bereich des Sternenhimmels, in dem sich Galaxien befinden, von dem aus das Licht 10 Milliarden Jahre lang zur Erde wandert. Mit zwei der vier Acht-Meter-Teleskope, aus denen sich das VLT zusammensetzt, schätzten die Astronomen die Anzahl der Galaxien mithilfe der Standard-Lyman-Alpha-Methode und anhand einer anderen Spektralserie, H-Alpha, die der Schweizer Johann Balmer entdeckt hatte. Die Strahlung, die verschiedenen Linien entspricht, unterscheidet sich in der Wellenlänge.
Damit die H-Alpha-Linie erscheint, muss sich das Elektron zwischen der zweiten Ebene und den darüber liegenden Ebenen bewegen. Da Wasserstoffatome mit einem Elektron der zweiten Ebene im interstellaren Medium sehr selten sind, kann solches Licht nahezu ungehindert durch Staub- und Gaswolken hindurchtreten und den größten Teil der der Lyman-Alpha-Linie entsprechenden Strahlung absorbieren.
Daher schließen die Forscher, dass die Suche nach Galaxien mit H-alpha viel effektiver ist als die Suche mit der traditionellen Methode. Aufgrund der Absorption von Strahlung blieben ungefähr neun von zehn Galaxien unbemerkt.
„Jetzt, da wir wissen, wie viel Licht fehlte, können wir mit der Arbeit an viel genaueren Darstellungen des Kosmos beginnen und besser verstehen, wie schnell Sterne zu verschiedenen Zeiten im Leben des Universums erschienen“, bemerkt Miguel Mas-Hesse, ein anderer Autor der Entdeckung.
Andrey Kleshnev
