Ein sterbender Stern hat viele Astronomen jahrelang in die Irre geführt, indem er eine falsche Theorie zur Sternentwicklung unterstützte. Zusammen mit Kollegen hat Thomas Bania von der Boston-Universität jetzt gezeigt, dass sich Helium-3 doch als Maß für die Materiedichte des Universums eignet. Die Astronomen stellen ihr Ergebnis im Fachmagazin Nature vor (Bd. 415, Nr. 6867, S. 54).
Helium-3 gehört zu den Elementen, deren Atomkerne bereits innerhalb der ersten Sekunde nach dem Urknall gebildet wurden, und eignet sich deshalb besonders zur Bestimmung der Materiedichte im Universum. Neben Theorien, die erklären, wie groß der damalige Anteil von Helium-3 an der Gesamtmaterie war, braucht man dazu aber auch zuverlässige Theorien darüber, welche Prozesse den Helium-3-Anteil im Universum in der Zwischenzeit eventuell verändert haben.
Und hier lag das Problem. Eine aus den siebziger Jahren stammende Theorie zur Sternentstehung besagte, dass Sterne mit relativ niedriger Masse wie unsere Sonne in ihrem Innern große Mengen von Helium-3 produzieren und diese nach Ende ihrer Lebensdauer ins All schleudern. Bei dem sterbenden Stern NGC 3242 konnte man dies tatsächlich beobachten.
Gemäß dieser Theorie sollten aber die so genannten H-II-Regionen, in denen sich junge Sterne aus “recycelter” Materie alter Sterne bilden, besonders reich an Helium-3 sein. Banias Beobachtungen an diesen Regionen, die er seit 1984 kontinuierlich durchführt, zeigten das Gegenteil.
Verbesserte Theorien besagen mittlerweile, dass in den meisten Sternen das Helium-3 aufgrund von Prozessen, die durch die Rotation der Sterne hervorgerufen werden, wieder zerstört wird. Nur für etwa zehn Prozent der Sterne gelten die Vorhersagen der alten Theorie. Ausgerechnet NGC 3242 war einer von ihnen.
Unter Berücksichtigung dieser neuen Theorien und mit in zwanzig Jahren gesammelten Beobachtungsdaten der Helium-3-Häufigkeit in H-II-Regionen kommt Bania zu dem Schluss, dass etwa vier Prozent der Materie-Energie-Dichte des Universums aus gewöhnlicher Materie bestehen. Der Rest muss folglich “dunkle” exotische Materie und dunkle Energie sein. Dieses Ergebnis stimmt mit den Resultaten aus der Vermessung der kosmischen Hintergrundstrahlung gut überein.
Axel Tillemans
