Wie waren die ersten Stars?

Die ersten Sterne entstanden etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall, als das Universum noch dunkel war, aus ursprünglichen Gaswolken. Die ersten Sterne bestanden aus Wasserstoff und Helium und keinen anderen Elementen – null „Metallizität“. In der Astrophysik ist ein Metall jedes Element, das schwerer als Wasserstoff oder Helium ist.

Man glaubte, dass die ersten Sterne riesig waren, Hunderte von Sonnenmassen, weil der Zerkleinerungsprozess der Materie gerade erst begonnen hatte. Das frühe Universum war sehr homogen – es gab nur winzige Abweichungen in der glatten Verteilung der Materie. Langsam bauten sich diese Abweichungen auf und kondensierten zu lokalen Gastaschen. Dieser Prozess dauerte sehr lange, da die Schwerkraft relativ schwach ist, wenn nicht bereits viel Materie an einem Ort gestapelt ist.

Die ersten Sterne werden „Population III“-Sterne genannt, im Gegensatz zu den Population-II-Sternen, die nach ihnen kamen, und Populations-I-Sternen wie unserer Sonne. Diese späteren Sterne haben einen viel höheren Metallgehalt, der ihre Dynamik in wichtiger Weise beeinflusst. Heute könnte ein Stern, der viel massereicher als 150 Sonnen ist, nicht existieren. Aufgrund des Vorhandenseins von Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff im Kern werden Wasserstofffusionsreaktionen katalysiert, und der Stern würde sich selbst auseinander sprengen, bevor er sich bilden könnte.

Aber nicht so bei den ersten Sternen. Diese Dinger waren massiv. Wissenschaftler glauben, dass sie mit dem Spitzer-Weltraumteleskop einen kleinen Blick auf das Leuchten dieser Sterne erhascht haben könnten. Ohne schwere Elemente in ihren Kernen verschmolzen diese Sterne Wasserstoff mit dem pp-Protonenprozess, der sehr lange dauert. Dennoch hätten diese Sterne aufgrund ihrer extremen Masse sehr dichte und heiße Zentren, die die Reaktionen beschleunigt hätten. Die ersten Sterne existierten wahrscheinlich nicht länger als eine Million Jahre. Aufgrund ihrer extremen Entfernung werden wir sie wahrscheinlich nicht beobachten können, bis sich die Teleskoptechnologie deutlich verbessert.