Astronomie

Wie bestimmt man das Alter von Sternen?

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Gábor Paál
Gábor Paál

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13,6 Milliarden alter Stern enthält kein Eisen

Es gibt verschiedene Methoden. Das kann man ganz gut an einem Stern festmachen, von dem es heißt, er sei der älteste bisher bekannte Stern überhaupt.

Dieser Stern ist, astronomisch gesehen, gar nicht weit weg von uns. "Nur" 6.000 Lichtjahre entfernt befindet er sich in unserer Galaxie – ist also Teil der Milchstraße. Dieser Stern wird auf ein Alter von 13,6 Milliarden Jahren geschätzt. Das würde bedeuten, er wäre 200 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden – das war ein ziemlich frühes Stadium der Sternentstehung. Das heißt auch: Der Stern ist entstanden, bevor sich unsere Galaxie gebildet hat. Dass er so alt ist, schließen die Wissenschaftler daraus, dass er – das kann man aus den Spektrallinien entnehmen – kein Eisen enthält.

Was hat das Eisen mit dem Alter der Sterne zu tun?

Die chemischen Elemente haben sich erst mit der Zeit gebildet. Am Anfang gab es nur leichte Elemente: Wasserstoff, Helium, Lithium. Die erste Sternengeneration kann nur aus diesen Elementen bestanden haben.

Alle schweren Elemente – Kohlenstoff, Magnesium, Eisen – sind aus den leichten "zusammengebacken". Dafür sind extrem hoher Druck und Temperaturen notwendig, wie es sie nur im Inneren von Sternen gibt, bzw. unter den Bedingungen einer Supernova – also wenn ein Stern am Ende seines Daseins explodiert.

Einen Stern aus der ersten Generation hat man noch nicht gefunden, aber oben genannte stammt offenbar aus der zweiten Generation. Denn er enthält zwar Kohlenstoff und Magnesium – also schon einige schwere Elemente – aber offenbar noch keinerlei Eisen. Für diese frühen Sterne ist also der Eisengehalt ein wichtiges Kriterium, um das Alter zu bestimmen.

Größe und Farbe des Leuchtens helfen bei der Altersbestimmung

Ein wichtiger Anhaltspunkt zur Altersbestimmung ist die Größe und die Farbe, in der ein Stern leuchtet. Sterne leuchten, weil sie Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen und dabei Energie frei wird.

Die Größe ist deshalb wichtig, weil große Sterne schneller "alt" werden. Sie haben nämlich einen großen Energieumsatz, der Wasserstoff ist viel schneller aufgebraucht. Während das passiert, verändert sich auch die Farbe des Lichts.

Im Jungstadium sind Sterne eher bläulich. Je älter sie werden, desto mehr verschiebt sich die Farbe ins Rötliche. Wenn Astronomen einen Stern beobachten, können sie die Helligkeit messen – und da gilt die einfache Regel: je heller ein Stern, desto größer ist er. Sie können auch das Farbspektrum analysieren und daraus ableiten, welches Reifestadium der Stern hat. Aus diesen beiden Informationen – Größe und Reifestadium – lässt sich das Alter auch einigermaßen abschätzen.

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