In den uns am nächsten gelegenen Zwerggalaxien, kleinen Sterneninseln mit Tausenden oder Hunderten Millionen Gestirnen, zeigte sich ein merkwürdiger Mangel. Das Weltraumteleskop „Hubble“ zeigte: Dort gibt es deutlich weniger Sauerstoff, als die Modelle vorhergesagt hatten. Das von den Sternen erzeugte Gas schien wie verschwunden.
Die Untersuchung des Projekts GLOW (Galaxies Losing Oxygen via Winds) umfasste 37 solcher Systeme. Die Forscher verfolgten, wohin der Sauerstoff verschwindet – eines der häufigsten Elemente nach Wasserstoff und Helium und ein bequemer Marker für schwere Stoffe. Er entsteht im Inneren massereicher Sterne und wird bei Supernovaausbrüchen in den Raum geschleudert. Simulationen besagten, dass ein erheblicher Teil im Inneren der Galaxien bleiben müsse. Die Beobachtungen von „Hubble“ zeichneten zusammen mit Daten des Archivteleskops „Spitzer“ und irdischer Radiointerferometer ein anderes Bild: Die Zwergsysteme behalten nur einen kleinen Anteil des erzeugten Sauerstoffs.
„Sauerstoff wird von Sternen innerhalb von Galaxien erzeugt. Irgendwann war er dort sicher vorhanden, also wurde er nach außen geschleudert“, bemerkt die Mitautorin der Arbeit, Grace Telford von der University of Utah. Dafür braucht es die Energie massereicher Sterne und von Supernovaexplosionen, die den Stoff über den schwachen Gravitationstrichter hinaus beschleunigen. In massearmen Galaxien arbeiten galaktische Winde effizienter, als die Modelle angenommen hatten.
Die Projektleiterin Kristen McQuinn betont die praktische Seite der Auswahl: Sauerstoff lässt sich leicht messen, und seine Herkunft ist gut erforscht. An der Menge des Sauerstoffs lässt sich ablesen, wie sich die Elemente zwischen Sternen, interstellarem Gas und dem Raum zwischen den Galaxien verteilen. Diese Daten helfen zu verstehen, wie sich Galaxien entwickeln und wie sie das intergalaktische Medium anreichern – jenes feine Gewebe, aus dem mit der Zeit neue Strukturen entstehen können.
Die Galaxien wurden nahe gelegen gewählt: „Hubble“ vermag in ihnen einzelne Sterne aufzulösen und die Geschichte der Sternentstehung zu rekonstruieren. Für weiter entfernte Systeme gibt es eine solche Detailtiefe noch nicht. Früher wurden ähnliche „Lecks“ von Metallen bereits bei großen Spiralen wie der Milchstraße beobachtet – ein Teil des Stoffes setzt sich in den umgebenden Gas-Halos ab. Bei den Zwergen bleibt die Frage offen: Ist ein großer Anteil des Sauerstoffs in der nächsten Umgebung zurückgehalten worden oder ganz weit fortgeflogen.
Die Ergebnisse verändern die Vorstellungen davon, wie kleine Galaxien die chemische Zusammensetzung des Kosmos beeinflussen. Im frühen Universum dominierten gerade sie, und ihre Winde könnten den Raum aktiv „gedüngt“ haben. Heute setzen sich diese Prozesse vor unseren Augen fort und verbinden das Leben einzelner Sterne mit dem Schicksal ganzer Systeme.
Vor uns liegen noch leichtere Objekte. Mit dem künftigen Weltraumteleskop Nancy Grace Roman will man die schwächsten Zwerge aufspüren und sie anschließend mit „Hubble“ und „James Webb“ eingehend untersuchen. Parallel dazu sollen die massereichen Sterne selbst betrachtet werden, die den Sauerstoff ausstoßen.
Was wie ein lokaler Mangel erscheint, ist in Wahrheit Teil eines gewaltigen Kreislaufs. Sterne erzeugen Elemente, Explosionen schleudern sie umher, Galaxien verlieren und teilen ihren Reichtum, und der Raum zwischen ihnen füllt sich langsam mit dem Baumaterial künftiger Welten. Wir leben in einem Universum, in dem selbst „einfache“ Zwergsysteme an komplexen, fein abgestimmten Prozessen teilhaben, die das Antlitz des Kosmos für Milliarden Jahre im Voraus prägen.
