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COMPUTERSIMULATIONEN
Verläuft Sternentstehung überall gleich?
von Stefan Deiters
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7. Januar 2002

Was der Kieler Astrophysiker Dr. Pavel Kroupa anhand von Computersimulationen herausfand, könnte eine kleine wissenschaftliche Sensation sein: Der Forscher zeigte, dass physikalische Gegebenheiten im Weltall bei der Geburt von Sternen keinen Einfluss auf deren Masseverteilung innerhalb des jeweiligen Sternsystems haben. Das dürfte erhebliche Auswirkungen für theoretische Modelle haben.

Trapez-Haufen
Verläuft Sternentstehung (hier im berühmten Trapez-Haufen) überall gleich? Bild: ESO

Kroupa, der seine Ergebnisse Ende letzter Woche im US-Wissenschaftsmagazin Science veröffentlichte, beschäftigt sich schon seit Beginn der 90er Jahre mit der so genannten Anfangs-Massenfunktion von Sternen - von Astronomen auch oft IMF (für initial mass function) abgekürzt. Diese Funktion gibt Auskunft darüber, wie viele Sterne einer bestimmten Masse in einer Regionen geboren werden. Ihr genauer Verlauf ist vor allem an den beiden Massengrenzen interessant: So erlaubt die Kenntnis dieser Funktion abzuschätzen, wie viele - vielleicht nicht beobachtbare - Sterne mit sehr kleinen Massen in einer Region vorhanden sein müssen oder aber wie viele Überreste von sehr massereichen Sternen - etwa Neutronensternen oder Schwarzen Löchern - es geben muss. Informationen darüber spielen eine wichtige Rolle beim Abschätzen des Materiegehalts eines Sternsystems und damit bei der Fahndung nach Dunkler Materie. Zudem ist der Anteil von massereichen Sternen und den damit verbundenen Supernova-Explosionen wichtig für die Entstehung von schweren Elementen und damit letztlich auch für Leben in einer Galaxie.

Kroupa, von dem selbst eine viel verwendete Anfangsmassenfunktion stammt, interessierte sich für die Frage, wie diese Funktion sich von einem Sternentstehungsgebiet zum anderen ändert. Allgemein war bislang angenommen worden, dass verschiedene physikalische Gegebenheiten der Umgebung Einfluss auf die Sternentstehung haben müssen. Eine Universalität dieser Anfangsmassenfunktion wurde daher immer angezweifelt.

Ganz gegen die Erwartung fand Kroupa aber nun das Gegenteil heraus. Er erzeugte mit Hilfe der von ihm hergeleiteten Funktion theoretische Sternpopulationen. Nach aufwendigen Rechnungen konnte er seine Ergebnisse mit Beobachtungen sehr junger Sternsystem wie auch Sternen in extrem alter Galaxien vergleichen. Es ergab sich, dass die angenommene Funktion der Masseverteilung bei der Sternentstehung alle Systeme gleichermaßen beschreibt. Der Sternentstehungsprozess, der unter verschiedenen Temperaturen und Gasdichten abläuft, erzeugt also letzten Endes auch bei unterschiedlicher Anzahl von Sternen immer die gleiche Verteilung von Sternmassen.

Die Folgen dieser Entdeckung lassen sich bislang nur erahnen. So müssen die Theoretiker nun eine Erklärung dafür finden, warum die physikalischen Bedingungen bei der Geburt von Sternen so wenig Einfluss auf die Anfangsmassenfunktion haben. Kroupa glaubt, dass seine Ergebnisse Fragen aufwerfen, die die Arbeit an der Sternentstehungstheorie in eine neue Phase bringen.

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