Zwergstern-Entdeckung weist auf Alternative zu Dunkler Materie hin

16. Dezember 2011, 12:19
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Astrophysiker findet erstmals massearmen Stern in Kugelsternhaufen - mit möglicherweise weitreichenden Konsequenzen

Selbst die modernsten Hightech-Teleskope sind kaum in der Lage, weit entfernte massearme und damit auch lichtschwache Sterne zu erfassen. Mit Hilfe des sogenannten Gravitationsmikrolinseneffekts ist es nun einem internationalen Astronomenteam erstmals gelungen, in einem Kugelsternhaufen einen Zwergstern auszumachen. Die Entdeckung könnte weitreichende Konsequenzen haben, denn das Resultat deutet darauf hin, dass die Gesamtmasse von Kugelsternhaufen möglicherweise ohne die postulierte, aber unbewiesene Dunkle Materie zu erklären ist.

Bisher vermutete man bloß, dass es sie geben muss: Massearme und damit extrem lichtschwache Sterne. Doch angesichts der riesigen Distanzen und der schwachen Leuchtkraft von massearmen Sternen versagen selbst die stärksten Teleskope. Nun weist eine polnisch-chilenische Forschungsgruppe zusammen mit dem Schweizer Astrophysiker Philippe Jetzer von der Universität Zürich den ersten massearmen Stern im Kugelsternhaufen M22 auf indirektem Weg nach. Wie ihr von den "Astrophysical Journal Letters" angenommener Artikel zeigt, handelt es sich dabei um einen Zwergstern. Der Stern hat etwas weniger als einen Fünftel der Masse unserer Sonne und ist von dieser 10.272 Lichtjahre (3,2 Kiloparsec ) entfernt.

Der Nachweis, mit dem die Masse sehr genau bestimmt werden konnte, beruht auf dem sogenannten Gravitationsmikrolinseneffekt und erforderte den höchsten verfügbaren technischen Standard. Die Messungen erfolgten am VLT-8-Meter-Teleskop der ESO mit adaptiver Optik im Paranal-Observatorium in Chile.

Zwergstern als Gravitationslinse

Im August 2000 entdeckten polnische Astronomen, dass die Helligkeit eines rund zwei Bogenminuten vom Zentrum des Kugelsternhaufens M22 entfernten Sterns während zwanzig Tagen zunahm. Sie vermuteten, dass das Phänomen auf einen sogenannten Gravitationsmikrolinseneffekt zurückzuführen sei. Dieser beruht darauf, dass sich Licht in der Nähe von großen Massen entlang von gekrümmten Bahnen und nicht geradlinig ausbreitet. Die Helligkeit des Sterns wird durch die Gravitation eines vor ihm durchziehenden Objekts, das als Linse wirkt, kurzzeitig vergrößert.

Der Stern, also die Quelle, erscheint für kurze Zeit heller, um dann nach dem Durchgang der Linse wieder schwächer zu leuchten. Um diese Vermutung zu bestätigen, holten die Astronomen den Gravitationsmikrolinsen-Spezialisten Philippe Jetzer von der Universität Zürich in ihr Team. Die am 17. Juli 2011 durchgeführte Kontrollmessung im Paranal-Observatorium bestätigte die Vermutung. Die Detailanalyse zeigte, dass die Quelle außerhalb von M22 liegt. "Als Linse wirkte ein massearmer Stern innerhalb des Kugelsternhaufens selbst", erklärt Jetzer.

Dunkler Materie oder doch nur massearme Sterne?

Für die Astrophysik ist der erste Nachweis eines massearmen Sterns in einem Kugelsternhaufen von großer Bedeutung, erlaubt er doch neue Aussagen über den Aufbau von Kugelsternhaufen. Bislang konnte die Gesamtmasse von Kugelsternhaufen nicht erklärt werden, außer mit Dunkler Materie, deren Existenz aber unbewiesen ist. "Die Gesamtmasse oder zumindest ein wesentlicher Teil von Kugelsternhaufen lässt sich jetzt aber auch durch das Vorhandensein von bislang nicht detektierbaren massearmen, lichtschwachen Sternen erklären", sagt Jetzer. (red)

  • Der Pfeil markiert die ungefähre Lage des neu entdeckten massearmen Sterns im Kugelsternhaufen M22.
    foto: uzh

    Der Pfeil markiert die ungefähre Lage des neu entdeckten massearmen Sterns im Kugelsternhaufen M22.

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