Ur-Baustein der Milchstraße identifiziert | Bild der Wissenschaft

Unsere Milchstraße hat eine lange, bewegte Geschichte hinter sich. Schon vor rund 13 Milliarden Jahren entwickelten sich ihre ersten gasreichen Vorläufer. Diese Protogalaxien verschmolzen miteinander und bildeten eine erste frühe Form unserer Heimatgalaxie. Relikte dieser galaktischen Ur-Bausteine sind noch heute im galaktischen Bulge erhalten, der sternenreichen „Beule“ im Zentrum der Milchstraße. Dort existieren noch zehntausende extrem metallarme und damit sehr alte, urtümliche Sterne.

Ein galaktischer Exot

Doch eine dieser uralten Sternengruppen gibt Astronomen schon länger Rätsel auf: der Sternhaufen Terzan 5. Dieses am Rand des galaktischen Bulges liegende System wurde schon 1968 entdeckt und galt seither als Kugelsternhaufen. Allerdings hat Terzan 5 einige Merkmale, die nicht dazu passen. „Darunter ist die ungewöhnlich hohe stellare Masse von geschätzt zwei Millionen Sonnenmassen sowie die größte bekannte Population von Millisekundenpulsaren in einem galaktischen Kugelsternhaufen“, berichten Giorgia Zullo von der Universität Bologna und ihre Kollegen.

Noch ungewöhnlicher jedoch: Der Sternhaufen Terzan 5 umfasst – anders als für Kugelsternhaufen üblich – nicht nur urtümliche, rund zwölf Milliarden Jahre alte Sterne, sondern noch eine zweite, deutlich jüngere Sternenpopulation, wie Astronomen 2009 festgestellt haben. „Terzan 5 passt durch diese Besonderheiten nicht zur konventionellen Definition eines Kugelsternhaufens“, erklären Zullo und ihr Team.

Terzan 5 passt in keine Kategorie

Doch was ist dieser Sternhaufen dann? „Bisher gibt es zur wahren Natur von Terzan 5 viele Szenarien“, so die Astronomen. Die Hypothesen reichen von einer eingefangenen Zwerggalaxie oder molekularen Wolke bis zum Überrest eines mit der Milchstraße verschmolzenen Galaxienkerns. Die Merkmale von Terzan 5 stimmen aber mit keinem dieser Szenarien vollständig überein. „Terzan 5 ist eines der rätselhaftesten Sternsysteme im Bulge der Milchstraße“, schreiben die Forschenden.

Um mehr Klarheit zu schaffen, haben die Astronomen nun dieses Rätselobjekt erstmals auch mit dem James-Webb-Teleskop untersucht. Mithilfe seiner Infrarotaufnahmen und Spektren lässt sich genauer als bisher ermitteln, wie alt die Sterne von Terzan 5 wirklich sind und welche chemischen Eigenschaften sie haben. Zusätzlich verglich das Team die Sternpositionen der aktuellen Aufnahmen mit zwölf Jahre alten Daten des Weltraumteleskops Hubble. Dies zeigt die Sternbewegung und damit auch, welche Sterne zum Sternhaufen gehören und welche nicht.

Ein galaktischer Ur-Baustein

Die Analysen ergaben Überraschendes: Terzan 5 umfasst nicht nur zwei klar abgegrenzte Sternenpopulationen, sondern noch mindestens zwei weitere. Rund 70 Prozent der Sterne in diesem Haufen sind demnach schon vor 12,5 Milliarden Jahren entstanden, weitere Sterne dann vor 4,7 Milliarden Jahren. Zusätzlich gab es aber auch vor 3,8 Milliarden Jahren und vor 2,5 Milliarden Jahren Phasen vermehrter Sternbildung. Diese unterschiedlichen Sterngenerationen bestätigen, dass es sich bei Terzan 5 nicht um einen Kugelsternhaufen handeln kann – und auch nicht um eine eingefangene Gaswolke, wie die Astronomen erklären.

Stattdessen ist diese rätselhafte Sternenansammlung wahrscheinlich ein galaktisches Fossil: Terzan 5 ist das Relikt eines der Ur-Bausteine der Milchstraße – ein sogenanntes Bulge-Fossil-Fragment (BFF). Dabei handelt es sich um masse- und gasreiche protogalaktische Gebilde, aus denen sich vor mehr als zwölf Milliarden Jahren der innere Teil der Milchstraße entwickelte. „Terzan 5 ähnelt den primordialen Klumpen, die einst zur Bildung des galaktischen Bulges beitrugen“, sagt Co-Autor Francesco Ferraro von der Universität Bologna.

Solche galaktischen Baustein-Klumpen haben Astronomen bereits bei einigen jungen Galaxien aus der Frühzeit des Kosmos entdeckt. Eine davon ist „Firefly Sparkle“, ein Zwilling der frühen Milchstraße aus der Zeit rund 600 Millionen Jahre nach dem Urknall. In ihr sind noch mehrere klar abgegrenzte Sternenklumpen zu erkennen.

Warum existiert Terzan 5 noch heute?

Das Besondere jedoch: Anders als die meisten anderen Ur-Bausteine der Milchstraße wurde Terzan 5 im Laufe der Jahrmilliarden nicht auseinandergerissen, seine Sterne blieben zusammen, statt sich über das gesamte galaktische Zentrum zu verteilen. „Galaxien im frühen Kosmos besaßen riesige Scheiben aus Gas, das in Klumpen zerfiel und dann Sterne bildete“, erklärt Ferraros Kollegin Barbara Lanzoni. „Diese Klumpen wanderten ins Zentrum der jungen Galaxien und viele verschmolzen dann zum Bulge.“

Terzan 5 scheint diesem Schicksal jedoch entgangen zu sein. „Aus irgendeinem Grund entwickelte sich dieser seltsame Sternenklumpen separat und wurde nicht zerstört, als sich der Bulge bildete“, sagt Ferraro. Die Astronomen vermuten, dass die große Masse dieses galaktischen Ur-Bausteins der Grund für seine Beständigkeit war: Er erzeugte genügend Anziehungskraft, um seine Sterne bis heute festzuhalten. Weil dieser Klumpen zudem sehr gasreich war, reichte dieser Rohstoff für mehrere Generationen der Sternbildung. Noch heute könnten in dem Haufen neue Sterne entstehen.

Bisher ist Terzan 5 nur eines von zwei bekannten Bulge-Fossil-Fragmenten in der Milchstraße. Doch die Astronomen gehen davon aus, dass sich im galaktischen Bulge noch weitere solcher Relikte aus der Urzeit unserer Galaxie verbergen. Sie planen bereits, weitere bisher als Kugelsternhaufen klassifizierte Sternenansammlungen im galaktischen Zentrum näher zu untersuchen.

Quelle: Giorgia Zullo (Universita degli Studi di Bologna, Italien) et al., Astronomy & Astrophysics, 2026; doi: 10.1051/0004-6361/202659349