Astronomie: Nasa hat kaum Daten von angeblich fernstem Stern

Die Nasa glaubt, einen einzelnen Stern beobachtet zu haben, der kurz nach Entstehung des Universums leuchtete. Die Daten geben das noch nicht her.

Eine Analyse von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 1. April 2022, 16:00 Uhr

Die rote Linie ist eine verzerrte Galaxie. Der mittlere der drei Punkte ganz rechts soll ein Stern sein. (Bild: Nasa)

"Rekord gebrochen: Hubble sieht fernsten jemals entdeckten Stern". Das war keine Überschrift einer Boulevardzeitung, sondern einer Pressemeldung der Nasa.

Doch was die US-Raumfahrbehörde als Entdeckung bezeichnet, stellt sich bei näherem Hinsehen als eine Datenauswertung heraus, die nur Hinweise auf die Entdeckung eines Sterns liefert. Viele davon sind verbunden mit Wahrscheinlichkeiten, die kaum besser sind als beim Wurf einer Münze. Auch im wissenschaftlichen Peer Review geriet die im Journal Nature veröffentlichte Arbeit unter Kritik.

Gefunden wurde ein schwaches, punktförmiges Objekt am Himmel im Bereich einer sogenannten Gravitationslinse. Massereiche Objekte krümmen den Raum, wie schon von Albert Einstein vorhergesagt. Dabei entsteht nicht nur Gravitation, sondern es wird auch Licht abgelenkt, was ähnlich wie eine Linse wirkt.

Die Masse großer Ansammlungen von Galaxien kann dabei Licht in großen Entfernungen stark bündeln und normalerweise unsichtbare Objekte sichtbar machen, allerdings nur in einer ringförmigen Zone um das Objekt herum. In der Praxis ist alles komplizierter, da Galaxienhaufen unregelmäßig sind und keine präzise geschliffenen Linsen.

Beim "fernsten Stern" sieht es so aus: Das Licht der Galaxie WHL0137-zD1 wird durch eine Gravitationslinse vom Galaxienhaufen WHL0137-08 wie in einem Spiegelkabinett stark verzerrt, so dass einige Objekte der Galaxie gleich dreifach erscheinen. Jedoch gibt es zwischen diesen Zerrbildern der Gravitationslinse eine Linie, die wie der verzerrte Brennpunkt einer Linse wirkt und einzelne Objekte stark vergrößern kann. Auf dieser Linie wurde im Bereich der Galaxie WHL0137-ZD1 ein schwaches punktförmiges Objekt entdeckt. Die Vermutung in dem Paper ist, dass das punktförmige Objekt ein einzelner Stern in einem Bereich der Galaxie ist, der für uns stark vergrößert erscheint.

Eine Galaxie in 27,8 Milliarden Lichtjahren Entfernung

Diese Galaxie ist so weit entfernt, dass uns ihr Licht aus einer Zeit vor 12,8 Milliarden Jahren erreicht, das in dieser Zeit 27,8 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt hat. Da sich das Universum ständig ausdehnt, dehnte sich in den 12,8 Milliarden Jahren auch der dabei zurückgelegte Weg des Lichts aus. Normalerweise ist es unmöglich, in dieser Entfernung noch einzelne Sterne zu sehen. Es braucht also einen großen Zufall, damit dies mit Hilfe einer Gravitationslinse dennoch möglich ist.

Über den potenziellen Stern selbst ist fast nichts mit Sicherheit bekannt. Das Licht ist so schwach, dass mit dem Hubble-Teleskop kein Spektrum angefertigt werden kann. Der Stern konnte lediglich mit einer Reihe unterschiedlicher Farbfilter aufgenommen werden. Die reichen aus, um bei weit entfernten Galaxien grob die Entfernung abzuschätzen. Dabei hilft die Rotverschiebung des Lichts von weit entfernten Galaxien, deren Licht schon so lange unterwegs ist, dass dessen Wellenlänge zusammen mit dem Universum selbst ausgedehnt wurde.

Die Ausdehnung des Universum macht UV-Licht rot

Dabei wird ausgenutzt, dass Licht im extremen UV-Bereich unterhalb von 91 nm Wellenlänge von häufigem Gas und Staub im Weltall wie von einem Filter stark absorbiert wird. In Aufnahmen mit Licht von weniger als 91 nm Wellenlänge erscheint das gleiche Objekt viel dunkler als bei größerer Wellenlänge - auch wenn das Objekt selbst in beiden Farbbereichen gleich hell ist. Durch die Ausdehnung des Universums ist nach 12,8 Milliarden Jahren aus UV-Licht mit einer Wellenlänge von 91 nm aber rotes Licht mit 656 nm geworden, das sich auch ohne UV-Teleskop gut beobachten lässt.

Sowohl die Galaxie im Bereich der Gravitationslinse als auch das Objekt erscheinen mit Farbfiltern, die Licht mit weniger als 656 nm durchlassen, sehr viel dunkler als in Licht größerer Wellenlänge. Das ist für die Autoren des Artikels der Anlass anzunehmen, dass die Galaxie und das punktförmige Objekt ungefähr in der gleichen Entfernung liegen. Je nach verwendetem Rechenmodell erscheint der Bereich um das punktförmige Objekt durch die Gravitationslinse um den Faktor 1.000 bis 40.000 vergrößert, in einem 68-Prozent-Konfidenzintervall. Das ist aber längst nicht die einzige große Unsicherheit.