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Wie weit genau ist es von hier bis zum Kugelsternhaufen NGC 6397? Bei einer Entfernung von ungefähr achttausend Lichtjahren scheint es darauf nicht so sehr anzukommen, und doch hängt von der exakten Antwort einiges ab: sie enthält Auskünfte über das Alter des Universums. Prof. Dr. Ulrich Heber, Dr. Sabine Möhler und Priv.-Doz. Ralf Napiwotzki vom Astronomischen Institut der FAU in Bamberg haben dazu beigetragen, daß es möglich wird, diese Entfernung präzise zu bestimmen. Zusammen mit Wissenschaftlern aus Kiel und Garching nutzten sie das Potential des modernsten Großteleskops der Welt, um detaillierte Informationen über sehr kompakte, schwach leuchtende Sterne zu gewinnen, die in dem Sternhaufen aufzufinden sind. In den Spektren solcher "Weißen Zwerge" ist die Geschichte unserer Galaxie archiviert.
Zu den ältesten Objekten, die im Universum beobachtet wurden, gehören Kugelsternhaufen, Anhäufungen von bis zu vielen Millionen Sternen. Über hundert davon sind in der Milchstraße bekannt. Entstanden sind sie vermutlich in der frühen Phase nach dem Urknall, etwa gleichzeitig mit der Milchstraße selbst, vor einer Zeit, die auf 13 bis 16 Milliarden Jahre geschätzt wird. Wer das Alter der Sternhaufen kennt, kennt damit auch die unterste Grenze für das Alter des Universums. Wie alt ein Sternhaufen ist, kann ermittelt werden, wenn man seine Entfernung genau kennt.
In einigen der am nächsten liegenden Kugelhaufen wurden mit dem Hubble-Weltraumteleskop Objekte gefunden, die ein schwaches, blaues Licht ausstrahlten. Farbe und Helligkeit sprachen dafür, daß es sich um Weiße Zwerge handelte. Solche Sterne sind nur so groß wie die Erde, aber fast so massereich wie die Sonne und daher außerordentlich dicht: ein Kubikzentimeter Materie wiegt eine Tonne. Ein Weißer Zwerg ist der Überrest eines sonnenähnlichen Sterns. Er bleibt zurück, wenn der Stern am Ende seines aktiven Lebens die äußere Hülle abstreift. Innere Energiequellen hat ein solcher "ausgebrannter" Kern nicht mehr; er strahlt übriggebliebene Energie aus und kühlt dabei langsam ab. Trotzdem kann seine Oberfläche noch sehr heiß sein; ein Indiz dafür ist die blaue Farbe. Ein weit entfernter Weißer Zwerg wirkt von der Erde aus naturgemäß sehr viel weniger hell als ein in der Nähe gelegener, doch um aus dem Vergleich mit einem bekannten Objekt auf die Entfernung zu schließen, genügt dies nicht. Individuelle Eigenschaften, darunter vor allem die Masse, wirken sich auf die Helligkeit aus. Aus den spektroskopischen Beobachtungen des Hubble-Teleskops konnten die nötigen Informationen nicht abgelesen werden. Mit Sicherheit ließ sich nicht einmal sagen, ob tatsächlich Weiße Zwerge entdeckt worden waren.
Äußerst großes Teleskop
Dem Weltraumteleskop an Lichtsammelleistung weitaus überlegen ist das "Very Large Telescope" der Europäischen Südsternwarte in Chile, das im April 1999 den Betrieb aufgenommen hat. Von seiner hohen Leistungskapazität profitierte das Team der Astronomen aus Bamberg. In der Nacht vom 3. zum 4. September 1999 wurde ein auf die Beobachtung sehr lichtschwacher Objekte spezialisiertes Instrument am 8,2-Meter Teleskop ANTU für die Gruppe reserviert. Gegenstand der Aufnahmen war ein Ausschnitt des Kugelsternhaufens NGC 6397 in der Konstellation "Der Altar", südlich des Zentrums der Milchstraße. Mit Hilfe dieser modernsten Optik gelang es erstmals, detaillierte Spektren von vier Objekten zu erhalten, die auf einem Bild des Hubble-Teleskops als schwache, blaue Himmelskörper auszumachen waren. Die Analyse der Strahlungsintensitätsverteilung beantwortete alle Fragen, die sich das Team gestellt hatte. Zum einen konnten die vier Sterne eindeutig als Weiße Zwerge identifiziert werden. Darüber hinaus war eine erste Bestimmung des jeweiligen Spektraltyps, der Temperatur, der Schwerkraft und der Masse möglich. Überraschend war, daß der hellste der kleinen Sterne nur 0.35 Sonnenmassen aufweist; die anderen drei liegen mit etwa 0.50 Sonnenmassen in der Nähe der typischen Werte von 0.55 bis 0.65. Bisher wurde angenommen, daß alle Weißen Zwerge eines Kugelsternhaufens die gleiche Masse haben. Im nächsten Schritt sollen die Sternparameter noch präziser festgelegt werden; außerdem werden zwei weitere Kugelhaufen ins Auge gefaßt, in denen ebenfalls Weiße Zwerge vermutet werden.
* Kontakt:
Dr. Sabine Möhler, Priv.-Doz. Dr. Ralf Napiwotzki, Prof. Dr. Ulrich Heber
Dr. Remeis-Sternwarte, Astronomisches Institut, Sternwartstr. 7, 96049 Bamberg
Tel.: 0951/95222 -14, -17, Fax: 0951/95222 -22, E-Mail: Moehler@sternwarte.uni-erlangen.de
Criteria of this press release:
Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research results
German
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