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STERNE
Riesensterne brauchen Geburtshelfer
von Stefan Deiters
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28. Februar 2008

Damit extrem massereiche Sterne in einer interstellaren Wolke aus Staub und Gas entstehen können, brauchen sie offenbar die Hilfe von kleineren sonnenähnlichen Sternen. Dies ist das Resultat einer jetzt vorgestellten Studie zweier Astrophysiker. Stimmt die These, würde das auch bedeuten, dass man in entfernten Galaxien Gefahr läuft, die wahre Sternentstehungsaktivität zu unterschätzen.

Simulation

Ausschnitt aus einer Computersimulation, in der die Entstehung eines massereichen Sterns modelliert wird. Bild: Mark Krumholz / Princeton University

Massereiche Sterne mit der zehn - 150-Fachen Masse unserer Sonne sind äußerst selten, doch trotzdem für einen Großteil der schweren Elemente im All verantwortlich. Sie explodieren nämlich recht bald in einer Supernova und verteilen die in ihrem Inneren erzeugten Elemente wieder in ihrer Umgebung. Wegen ihrer großen Leuchtkraft werden massereiche Sterne auch als Indikatoren für Sternentstehungsaktivität in entfernten Galaxien verwendet.

Die Astrophysiker Christopher F. McKee von der University of California in Berkeley und Mark R. Krumholz von der University of Princeton beschäftigen sich seit fast zehn Jahren mit Computermodellen, die die Entstehung dieser massereichen Sterne simulieren. In ihrer in der heutigen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten jüngsten Arbeit befassen sich die Forscher mit den Bedingungen, die in einer kalten Wolke aus molekularem Wasserstoff herrschen müssen, damit statt massearmer Sterne massereiche Sterne entstehen.

Ihre These: In einer Wolke müssen zunächst einige massearme Sterne geboren werden, um eine weitere Fragmentierung der Wolke zu verhindern und so die Entstehung eines Riesensterns zu ermöglichen. Fragmentiert die Wolke weiter, würden nur zusätzliche massearme Sterne entstehen. "Nur durch die Entstehung der massearmen Sterne wird die Wolke genug aufgeheizt, um die Fragmentierung der Wolke zu stoppen", erklärt McKee. "Es sieht so aus, als würde die Molekülwolke damit anfangen massearme Sterne zu bilden, aber dabei - durch die Heizung des Gases - wird die Fragmentation gestoppt und das übrige Material wird für einen Riesenstern verwendet."

"In einer kalten Wolke", ergänzt Krumholz, "gibt es eine Tendenz dazu, dass sie in viele kleine Teile zerfällt aus denen sich dann massearme Sterne bilden. Wenn die Wolke aber wärmer wird, können immer größere Objekte entstehen." Dabei sind auch die Wolken, in denen Riesensterne entstehen alles andere als warm: In einer normalen interstellaren Wasserstoffwolke herrschen Temperaturen von zehn bis 20 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt. Massearme Sterne könnten dann durch ihre Strahlung diese Temperatur verdoppeln oder verdreifachen. Um die Wolke vollständig am Kollaps zu hindern - und damit keine Sterne entstehen zu lassen - müssten in ihre Temperaturen von mehreren Hundert Grad über dem absoluten Nullpunkt herrschen.

Jeder kleine Stern, so Krumholz, hätte einen gewissen Einflussbereich, in dem er das Gas aufwärmt und somit die Fragmentation stoppt. In Wolken mit geringer Dichte ist dieser Einflussbereich sehr klein und enthält sehr wenig Masse, weswegen der Effekt dort unbedeutend ist. Ist die Dichte aber größer, würden mehr massearme Sterne auf kleinerem Raum entstehen. Dabei könnte es dann passieren, dass der kombinierte Einflussbereich der massearmen Sterne die gesamte Wolke umfasst. So würde eine weitere Fragmentation verhindert und ein Kollaps zu einem Riesenstern erzwungen werden. Dies könnte, so McKee, auch innerhalb einer noch größeren Molekülwolke passieren, so dass in einem großen Sternentstehungsgebiet durchaus mehrere Riesensterne entstehen können.

Da das Modell für die Entstehung massereicher Sterne eine gewisse Mindestdichte des Wasserstoffs in der Wolke verlangt, könnte es in galaktischen Randbereichen, wo diese Dichte oft nicht erreicht werden kann, zu Sternentstehung von ausschließlich massearmen Sternen kommen. Da wir aber in entfernten Galaxien nur die Entstehung massereiche Sterne sehen können, könnte es sein, dass man die wahre Sternentstehung in diesen Galaxien unterschätzt. "Es ist möglich, dass es sehr viel Sternentstehung in den Außenbereichen entfernter Galaxien gibt, die aber nicht hell genug ist, um sie auch zu sehen", so McKee. "Es könnte nahezu unsichtbare Sternentstehung geben."

Bei Beobachtungen im Ultravioletten hatte man unlängst Hinweise auf Sternentstehung in den Randbereichen entfernter Galaxien gefunden. Dies könnte ein erster Hinweis auf die Richtigkeit der These von McKee und Krumholz sein. Mit aufwendigen Computersimulationen soll die These zudem weiter untermauert werden.

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siehe auch
Sternentstehung: Wie große Sterne entstehen - 28. September 2006
VLT: Massereiche Sterne entstehen überall - 26. August 2002
NTT: Geburt massereicher Sterne im Omega-Nebel - 15. September 2000
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