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LARGE BINOCULAR TELESCOPE
Sterne entstehen nicht gleichzeitig
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
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16. Februar 2012

Mit Hilfe des Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona haben Astronomen erstmals nachweisen können, dass die massereichen Sterne in der galaktischen Sternentstehungsregion W3 Main nicht gleichzeitig entstanden sind. Diese Entdeckung könnte wichtig für das generelle Verständnis der Sternentstehung sein. Bislang war man nämlich gern davon ausgegangen, dass die Mitglieder solcher Sterngruppen alle das gleiche Alter haben.

W3Main

LUCI-1 Aufnahme von W3 Main im Nah-Infrarot. Bild: MPIA / Bik et al., ApJ, 744, 87 2012 [Großansicht]

Massereiche Sterne - also Sterne mit der 10- bis 100-fachen Masse unserer Sonne – bilden sich immer zusammen in Gruppen oder Haufen innerhalb von dichten Wolken aus Gas und Staub, sogenannten Molekülwolken. Ein Beispiel einer solchen Umgebung in unserer Milchstraße ist W3 Main in einer Entfernung von 6.000 Lichtjahren. W3 Main ist Teil einer größeren Sternentstehungsregion im nördlichen Sternbild Kassiopeia, dem "Himmels-W".

Die ursprüngliche Annahme jedoch, dass alle Sterne in solchen Gebieten gleichzeitig entstehen, ist schon seit einiger Zeit infrage gestellt. Vielmehr halten es Astronomen für möglich, dass eine zuerst entstandene Generation von Sternen die Bildung einer späteren Generation erst bewirkt oder zumindest beeinflusst. Der einzige Weg, die tatsächliche Geschichte und den Zeitraum der Sternentstehung zu bestimmen, besteht darin, das genaue Alter der Sterne zu messen.

Solche Beobachtungen sind allerdings eine Herausforderung, weil sich massereiche Sterne tief eingebettet in Molekülwolken bilden und deshalb hinter einem dichten und scheinbar undurchdringlichen Vorhang aus Gas und Staub versteckt sind. Dies macht ihre Geburt und die Frühphasen ihres Lebens unbeobachtbar für Teleskope, die im sichtbaren Bereich des Lichts beobachten. Bei Beobachtungen in längeren Wellenlängen, im nahe Infrarot, kann man aber durch den Staub hindurchsehen, so dass die versteckten Sterne sichtbar werden.

Das neue LUCI-1 Instrument am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona - ein Vielzweckinstrument für Spektren und Bilder im Nahinfrarot - ist perfekt geeignet, um solche jungen und kürzlich entstandenen massereichen Sterne zu studieren und deren Alter zu messen. Schon die Bilder zeigen - im Gegensatz zu Aufnahmen im sichtbaren Bereich des Lichts - zahlreiche junge Sterne in der Region. Bilder liefern jedoch nur Informationen zu den Helligkeiten und Farben der Sterne und sind deshalb nur begrenzt nützlich, um genaue stellare Eigenschaften zu ermitteln.

Spektren hingegen sind wie Fingerabdrücke und erlauben eine viel bessere Charakterisierung. Dort wird das Licht wie bei einem Regenbogen in seine individuellen Farben (Wellenlängen) zerlegt und es zeigen sich zahlreiche Spektrallinien, die Aufschluss über den chemischen und physikalischen Zustand der Sterne geben. Dies erlaubt die Bestimmung ihres Spektraltyps und damit eine genaue Messung der Leuchtkraft und Temperatur. Daraus wiederum kann im Vergleich mit Sternentwicklungsmodellen das Alter präzise bestimmt werden.

Spektren von einer repräsentativen Zahl der fernen und damit lichtschwachen Sterne in W3 Main zu erhalten, erfordert jedoch lange Beobachtungszeiten, um die notwendige Menge an Licht zu sammeln - auch mit den größten Teleskopen. Doch jetzt gelang es einer Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Dr. Arjan Bik vom Max-Planck Institut für Astronomie in Heidelberg, hochqualitative Spektren von 16 der massereichsten Sterne in W3 Main gleichzeitig zu messen. Sie verwendeten dazu den Multi-Objekt-Spektroskopie-Modus (MOS) des Instruments.

"Zum ersten Mal waren wir in der Lage, das Alter von verschiedenen Sternen innerhalb von W3 Main und die Zeitspanne ihrer Entstehung zu bestimmen", erläutert Bik, der auch Erstautor eines Fachartikels über die Untersuchungen im Astrophysical Journal ist. "Die ältesten Sterne in dieser Region sind offenbar bereits zwei Millionen Jahre alt, während andere Sterne deutlich jünger sind und sich gerade erst tief im Innern ihrer Staubhülle bilden."

Das Ergebnis bestätigt, dass die Sternentstehung massereicher Sterne tatsächlich sehr viel komplexer ist und kein einmaliges Ereignis sein kann, sondern über Millionen Jahre andauert. Die neuen Daten lassen vermuten, dass die Sternentstehung in W3 Main vor zwei Millionen Jahren begann und bis heute andauert. Dies deutet darauf hin, dass die gegenseitige Wechselwirkung zwischen den zuerst entstandenen Sternen und denen, die momentan entstehen, sehr wahrscheinlich ein wichtiger Faktor bei Sternentstehungsprozessen ist.

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siehe auch
Radioastronomie: Blick auf entstehende Riesensterne - 4. Mai 2010
Massereiche Sterne: Ähnlich entstanden wie unsere Sonne? - 15. Februar 2010
Sternentstehung: Wie große Sterne entstehen - 28. September 2006
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Astronomie
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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