VLTI
Detaillierter Blick auf junge Sterne
Redaktion / Pressemitteilung des MPIfR
astronews.com
10. Oktober 2008

Durch Kombination von Spektroskopie und Interferometrie ist es einem internationalen Astronomenteam jetzt gelungen, einen detaillierten Blick auf äußerst junge Sterne zu werfen. Das Interesse der Forscher galt dabei der Scheibe aus Gas und Staub, aus deren Material sich die jungen Sterne immer noch bedienen. Sie fanden dabei sowohl Hinweise auf Materie, die auf den Stern fällt als auch Indizien für einen Wind, der von der Scheibe ausgeht.

Künstlerische Darstellung der Umgebung eines jungen Sterns. Bild: ESO / L. Calçada

Junge Sterne sind in ihrer Frühphase von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben, aus der sie sich zunächst bedienen, um weiter zu wachsen, in der später aber auch eventuell Planeten entstehen können. Die uns am nächsten gelegenen Sternentstehungsgebiete sind allerdings rund 500 Lichtjahre entfernt, so dass die Gasscheiben um die jungen Sonnen kaum aufzulösen sind.

Dieses Problem versuchen die Astronomen mit Hilfe der Interferometrie zu umgehen, bei der zwei oder mehr Teleskope zusammengeschaltet werden und man somit eine Auflösung erreicht, die der eines Teleskops entspricht, das einen Durchmesser entsprechend des Abstandes der zusammengeschalteten Teleskope hat. Typische Größenordnungen sind hier 40 bis 200 Meter. Auch die Teleskope des Very Large Telescopes der Europäischen Südsternwarte ESO auf dem Gipfel des Paranal lassen sich zusammenschalten und liefern den Astronomen eine äußerst detaillierten Blick auch auf ferne Staubscheiben um junge Sterne.

"Bislang wurde die Interferometrie überwiegend dazu benutzt, die Verteilung von Staub in der Umgebung junger Sterne zu erforschen", sagt Eric Tatulli vom Observatoire de Grenoble und einer der beiden Leiter der Studie. "Der Staub macht jedoch nur ein Prozent der Gesamtmasse aus, die in den Scheiben um diese Sterne steckt. Die Hauptkomponente ist das Gas, und das Gas dürfte auch die Vorgänge bei der Entstehung von Planetensystemen entscheidend beeinflussen."

Mit dem Instrument AMBER am Interferometer des Very Large Telescope (kurz VLTI) können die Astronomen während einer detaillierten interferometrischen Untersuchungen gleichzeitig Spektren aufnehmen und so mehr über die Vorgänge in der untersuchten Region erfahren. Die Forscher nahmen auf diese Weise das Gas in der Umgebung von sechs jungen Sternen genauer unter die Lupe. Bei den Sternen handelte es sich um sogenannte Herbig Ae/Be-Sterne, also um junge Sterne mit einer Masse von zwei bis zehn Sonnenmassen, die nach wie vor in einem Kontraktionsprozess begriffen sind und das Hauptstadium der Sternentwicklung, das Wasserstoffbrennen, noch nicht erreicht haben.

Mit ihren Beobachtungen konnten die Astronomen zeigen, dass die Emissionen des Gases benutzt werden können, um ganz unterschiedliche physikalische Prozesse in der unmittelbaren Umgebung der Sterne zu verfolgen. "Da die meisten früheren Studien nicht über das Auflösungsvermögen verfügten, um die räumliche Verteilung des heißen Gases direkt zu vermessen, gab es bis jetzt nur indirekte Hinweise über den Ursprung der Strahlung des Gases von jungen Sternen", erklärt Stefan Kraus vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und zweiter Leiter der Untersuchung. "Deshalb hatten die Forscher auch sehr unterschiedliche Ansichten darüber, welche physikalischen Vorgänge bei der Entstehung dieser Strahlung beteiligt sind. Durch die einmalige Kombination von Spektroskopie und Interferometrie ist es mit VLTI nun möglich, zwischen den verschiedenen Mechanismen zu unterscheiden."

Durch die Untersuchung der Strahlung konnte das Forschungsteam Geometrie und Position der Gasregionen vermessen. Für zwei der sechs untersuchten Sterne lässt die beobachtete Strahlung auf Masseneinfall schließen, der entweder von einer staubfreien heißen Gasscheibe herrührt, oder aber von einer sehr begrenzten Region, aus der die Materie von der Scheibe auf die Oberfläche des Sterns transportiert wird.

Bei den anderen vier Sternen deutet die beobachtete Strahlung auf Massenausstoß hin, wobei Material von einer Gasscheibe um den Stern herausgestoßen wird. "Beobachtungen mit der VLTI Spektro-Interferometrie-Technik werden es ermöglichen, sowohl die Geometrie als auch die Bewegung des Gases in diesen jungen Sternen sehr genau zu erforschen", so Stefan Kraus. "Sie werden zeigen, ob die beobachtete Strahlung von einem Sternwind ausgeht oder von einem Materiestrom aus der Scheibe um den Stern."

Die Ergebnisse veröffentlichten die Astronomen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.