Astronomen haben in der Zwerggalaxie Sextans A Sterne entdeckt, die sich dem herkömmlichen Verständnis der Sternentstehung entziehen. Diese Sterne „kochen“ ohne wesentliche Elemente wie Silizium, Kohlenstoff und Eisen – die Bausteine, die typischerweise für die Sternentstehung erforderlich sind – und werfen Fragen darüber auf, wie das frühe Universum funktionierte und wie kosmischer Staub entsteht.
Die Anomalie in Sextans A
Sextans A, eine kleine Galaxie in der Nähe der Milchstraße, hat eine auffallend niedrige „Metallizität“, was bedeutet, dass sie nur 3 bis 7 % der schwereren Elemente unserer Sonne enthält. Dies liegt daran, dass es aufgrund seiner relativ geringen Größe diese schwereren Materialien nicht zurückhalten kann, die in sterbenden Sternen entstehen und sich durch Supernovae ausbreiten. Traditionell galten Umgebungen mit niedrigem Metallgehalt als ungünstig für die Bildung erheblichen Staubs, einem entscheidenden Schritt bei der Sternentstehung.
Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST) zeigen jedoch etwas anderes. Anstatt wie erwartet staubfrei zu sein, erzeugen Sterne in Sextans A aktiv Staubkörner, die fast ausschließlich aus Eisen bestehen – ein Phänomen, das noch nie zuvor in ähnlichen Sternumgebungen beobachtet wurde.
„Jede Entdeckung in Sextans A erinnert uns daran, dass das frühe Universum erfinderischer war, als wir uns vorgestellt haben“, sagt Martha Boyer, Hauptautorin und Astronomin am Space Telescope Science Institute.
Unerwartete Chemie
Das Mittelinfrarot-Instrument des JWST hat sich auf Asymptotic Giant Branch (AGB)-Sterne in Sextans A konzentriert – Sterne, die sich dem Ende ihres Lebens nähern. In metallreichen Galaxien produzieren diese Sterne typischerweise Silikatstaub. Aber in Sextans A sind sie aufgrund des Mangels an Metallen gezwungen, sich auf ein völlig anderes „Rezept“ zu verlassen und stattdessen Staub aus Eisen zu schmieden.
Darüber hinaus entdeckte das Team auch Taschen mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs), kohlenstoffbasierten Molekülen, die voraussichtlich in metallreichen Galaxien gedeihen. Modelle haben ihre Abwesenheit in einer metallarmen Umgebung wie Sextans A vorhergesagt. Dennoch bleiben sie in kleinen, dichten Gasklumpen bestehen, was darauf hindeutet, dass PAKs selbst unter den härtesten kosmischen Bedingungen überleben können, wenn sie von der weiteren Umgebung abgeschirmt werden.
Implikationen für frühe Universumsstudien
Diese Entdeckungen sind wichtig, weil sie bestehende Modelle der Sternentstehung und der chemischen Entwicklung von Galaxien in Frage stellen. Das frühe Universum war wahrscheinlich voller Umgebungen wie Sextans A – kleine, metallarme Galaxien, in denen sich unter extremen Bedingungen Sterne bildeten. Wenn Sterne Staub erzeugen und komplexe Moleküle ohne reichlich vorhandene Metalle aufrechterhalten könnten, müsste unser Verständnis der frühen Sternentstehung überarbeitet werden.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich kosmischer Staub möglicherweise durch bisher unbekannte Mechanismen gebildet hat, was möglicherweise die lange gehegte Annahme in Frage stellt, dass Supernovas die Hauptquelle dieses lebenswichtigen Materials waren. Astronomen werden Sextans A weiterhin mit JWST beobachten, um ihr Verständnis zu verfeinern, aber die aktuellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die frühen Küchen des Universums weitaus einfallsreicher waren als bisher angenommen.
