DIE ERSTEN STERNE

In den ersten 200 Millionen Jahren war das Universum ein dunkler Ort. Doch die Dinge änderten sich dramatisch, als Gaswolken kollabierten und die ersten Sterne entstanden. Im Inneren bildeten sich neue chemische Elemente, und am Ende ihres kurzen Lebens explodierten die Sterne und verteilten die Elemente im Weltraum.

Während der Epoche der Rekombination, 380.000 Jahre nach dem Urknall (siehe S. 34), verbanden sich positiv geladene Wasserstoff- und Heliumkerne mit negativ geladenen Elektronen zu neutralen (ungeladenen) Atomen. Bis zu diesem Zeitpunkt hatten Kollisionen mit freien Elektronen verhindert, dass sich Lichtphotonen geradlinig über eine beliebige Distanz bewegen konnten. Nun wurde das Universum für Licht transparent, obwohl es auch dunkel war, da es keine Lichtquellen gab. Es war eine Zeit, die Kosmologen als das kosmische dunkle Zeitalter bezeichnen. Inmitten der dunklen Suppe aus neutralem Gas befand sich noch dunkleres Zeug: dunkle Materie. Wissenschaftler haben wenig Ahnung von der Natur der Dunklen Materie, obwohl sie wissen, dass es viele davon gibt und dass sie von der Schwerkraft beeinflusst wird, aber nicht mit Licht oder anderen Formen von Strahlung interagiert.

WIE STERNE ENTSTEHEN Winzige Schwankungen in der Dichte der Dunklen Materie sowie der Gase Wasserstoff und Helium führten dazu, dass riesige Gaswolken unter dem Einfluss der Schwerkraft kollabierten und riesige kugelförmige Materieklumpen bildeten. Dies wäre ohne dunkle Materie geschehen, aber viel langsamer – so langsam, dass sich bis heute keine Sterne gebildet hätten. Die enorme Energie, die beim Kollaps freigesetzt wurde, erhitzte die Gaskugeln. Durch die zunehmenden Dichten tief im Inneren der Gaskugeln und infolge der hohen Temperaturen In ihren Kernen kollidierten Wasserstoff- und Heliumkerne, und einige von ihnen schlossen sich zusammen oder verschmolzen. Diese Kernfusion führte zur Bildung weiterer Heliumkerne aus den Wasserstoffkernen und neuer, schwererer Elemente – einschließlich Bor, Kohlenstoff und Sauerstoff – aus den Heliumkernen (siehe S. 58–59). Durch die Kernfusion in den kollabierenden Gaskugeln wurde eine enorme Energiemenge freigesetzt, die ausreichte, um das Gas auf unglaublich hohe Temperaturen zu erhitzen. Dadurch dehnte sich das Gas aus und schützte es vor einem weiteren Zusammenbruch. Die hohe Temperatur ließ auch die Gaskugeln hell leuchten – und so entstanden die ersten Sterne. Die extrem heißen ersten Sterne emittierten große Mengen starker ultravioletter Strahlung, die weitreichende Auswirkungen hatte. Als die intensive Strahlung neutrale Wasserstoff- und Heliumatome traf, die sich noch im Weltraum befanden, trennte ihre Energie die Elektronen von ihren Kernen – genau wie vor der Epoche der Rekombination. Durch diese „Reionisierung" entstand im Raum um jeden Stern eine Plasmablase aus Wasserstoffionen, Heliumionen und freien Elektronen. Der heutige interstellare Raum ist ein äußerst dünnes Plasma, das durch diese Reionisierung entstanden ist und durch das nahezu die gesamte Strahlung hindurchtreten kann.

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KURZE LEBEN
Die ersten Sterne waren groß und massereich: wahrscheinlich Dutzende Male so groß wie die Sonne und mit Hunderten Mal so viel Masse. Solche Sterne brennen schnell aus. Die erste Generation von Sternen lebte wahrscheinlich nur ein Jahr wenige Millionen Jahre, verglichen mit mehreren Milliarden Jahren für einen durchschnittlichen Stern in späteren Generationen. Als der „Brennstoff" Wasserstoff und Helium in den Kernen der Sterne zu schwinden begann, kühlten sie ab, wodurch der Kollaps erneut beginnen konnte und schließlich dazu führte, dass die Sterne als Supernovae explodierten (siehe S. 60–61). Die Explosionen schleuderten einen Cocktail aus neuen Elementen und dem verbleibenden, nicht verschmolzenen Wasserstoff und Helium in den Weltraum. Dieser Cocktail bildete die Zutaten einer zweiten Generation von Stars.

STARS DER ERSTEN GENERATION LEBEN NUR EIN PAAR MILLIONEN JAHRE VOR DER EXPLODIERUNG WIE Gewalttätige Supernovae

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◀ Frühes Licht Dies ist eine künstlerische Darstellung von CR7, einer kleinen, hellen Galaxie. In einer Entfernung von 12,7 Milliarden Lichtjahren erscheint CR7 so, wie es etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall war. Es stellt den bisher besten Beweis für Sterne der ersten Generation dar.






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