Im vergangenen Frühjahr veröffentlichten Forscher eine Studie über das offensichtliche Vorhandensein erstaunlicher und dramatisch hoher Konzentrationen dreier verschiedener Elemente in Roten Riesensternen, die weniger als drei Lichtjahre vom großen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie entfernt liegen. Es wurden verschiedene mögliche Erklärungen angeführt, zum Beispiel, dass die hohen Werte darauf zurückzuführen seien, dass frühere Sterne zerstört wurden, als sie in das Schwarze Loch fielen, oder auf Trümmer aus den Kollisionen von Neutronensternen.

Jetzt hat eine andere Gruppe von Astronomen unter anderem der Universität Lund in Zusammenarbeit mit der UCLA in Kalifornien eine Erklärung für die hohen Konzentrationen von Scandium, Vanadium und Yttrium gefunden. Sie argumentieren, dass die sogenannten Spektrallinien, die im letzten Frühjahr präsentiert wurden, tatsächlich eine optische Täuschung waren. Mithilfe von Spektrallinien lässt sich herausfinden, welche Elemente ein Stern enthält – und zwar mithilfe seines eigenen Lichts.

„Diese riesigen roten Sterne haben den größten Teil ihres Wasserstoffbrennstoffs verbraucht und ihre Temperaturen betragen daher nur noch die Hälfte der Temperaturen der Sonne“, sagt Brian Thorsbro, Hauptautor der Studie und Doktorand der Astronomie an der Universität Lund.

Laut der neuen Studie trugen die niedrigeren Temperaturen der Riesensterne dazu bei, die optische Täuschung zu erzeugen, die bei den Messungen der Spektrallinien auftrat. Konkret bedeutet dies, dass sich die Elektronen in den Elementen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich verhalten, was wiederum bei der Messung der Spektrallinien von Elementen in verschiedenen Sternen irreführend sein kann. Die Schlussfolgerung ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen Astronomen und Atomphysikern.

Brian Thorsbro und seine Kollegen verfügen dank ihrer Zusammenarbeit mit R. Michael Rich von der UCLA über das größte Teleskop der Welt am W. M. Keck Observatory auf Mauna Kea, Hawaii. Mit diesem und anderen Teleskopen führt das Forschungsteam derzeit eine umfassende Kartierung der zentralen Bereiche der Milchstraße durch und erforscht dabei die Spektrallinien im Licht verschiedener Sterne, um herauszufinden, welche Elemente sie enthalten. Ziel ist es, ein Verständnis für die Ereignisse in der Geschichte der Milchstraße zu gewinnen, aber auch zu verstehen, wie sich Galaxien im Allgemeinen gebildet haben.

„Unsere Forschungskooperation ist weltweit führend in Bezug auf die systematische Kartierung der Elemente, die im riesigen zentralen Sternhaufen enthalten sind – dem Sternhaufen, der das Schwarze Loch umgibt“, sagt Forschungsleiter und Astronom Nils Ryde von der Universität Lund.

Die Spektrallinien verschiedener Elemente werden in einem hochauflösenden Spektrometer aufgezeichnet – einer fortschrittlichen Kamera, die einen Regenbogen des Sternenlichts erzeugt. Das Forscherteam hat den Teil des Spektrums untersucht, der aus dem nahen Infrarotlicht besteht, also der von den Sternen emittierten Wärmestrahlung. Der Grund dafür ist, dass Infrarotlicht den Staub durchdringen kann, der die Sichtlinie zwischen uns und dem etwa 25.000 Lichtjahre entfernten Zentrum der Milchstraße behindert. Die Technologie zur Aufzeichnung dieses Lichts ist sehr fortschrittlich und steht Astronomen erst seit kurzem zur Verfügung.

„Wir haben gerade erst damit begonnen, die Sternzusammensetzungen in diesen zentralen Bereichen der Milchstraße zu kartieren“, sagt Nils Ryde.