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STERNHAUFEN
Sterne am Gummiband
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bonn
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28. Januar 2013

Bonner Astronomen haben am Beispiel des massereichen jungen Sternhaufens R136 die Entstehung von Sternhaufen genauer untersucht. Durch Computersimulationen konnten sie zeigen, dass diese Gebilde nicht einfach auseinanderfliegen, wie man es zunächst erwartet, jedoch nicht beobachtet hatte. Sie bestätigten so die aktuelle Theorie über die Entstehung von Sternhaufen.

R136

Der Sternhaufen R136 im Sternentstehungsgebiet 30 Doradus. Bild: NASA, ESA und F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italy), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville), und das Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee  [Großansicht als Bild des Tages vom 21. Januar 2010]

Wie genau entstehen Sternhaufen? Mit dieser Frage beschäftigen sich Astronomen schon seit Jahrzehnten. "Eine weithin akzeptierte Vorstellung besagt, dass sich das Gas in einer Galaxie an einem Ort verdichten kann", erläutert Dr. Sambaran Banerjee vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn. Das Gas kühlt ab, bildet dabei Moleküle und kann unter der Eigengravitation zusammenfallen. In einer solchen Wolke kommt es zu Schwankungen in der Moleküldichte, wodurch Protosterne entstehen können.

Das Gesamtgebilde fügt sich zu einem Sternhaufen zusammen. Diese sind typischerweise sehr kompakt und können bis zu mehrere Millionen Sterne enthalten. Die vielen jungen Sterne aber heizen das Gas im Sternhaufen auf, bis es diesen explosionsartig verlässt. "Der junge Sternhaufen stößt auf diese Weise rund 70 Prozent der Gesamtmasse aus", erläutert Prof. Dr. Pavel Kroupa (AIfA) vom Argelander-Institut für Astronomie. "Sehr junge Haufen müssten also auseinanderfliegen."

Allerdings wird dieses Szenario durch neueste Beobachtungen infrage gestellt. Ein internationales Team unter der Leitung von Vincent Henault-Brunet von der University of Edinburgh hatte beispielsweise die Bewegungen der Sterne in dem außerordentlich massereichen jungen Sternhaufen R136 vermessen. Der Haufen ist etwa 150.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und weniger als drei Millionen Jahre alt. Er befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, und hat eine Masse, die etwa der 100.000-fachen Masse unserer Sonne entspricht

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"Die Messungen zeigen, dass die Sterne sich mit Geschwindigkeiten von rund 16.000 Kilometern pro Stunde bewegen - deutlich langsamer als die Theorie vorhersagt", so Banerjee. R136 scheint also nicht auseinanderzufliegen. Ist dies also ein Hinweis darauf, dass der Sternhaufen ganz anders entstanden ist als bisher gedacht? "Wenn es so wäre, hätte dies bedeutende Auswirkungen auf große Bereiche der Astrophysik, etwa darauf, wie Sterne sich von Geburt aus in eine Galaxie hineinbewegen", gibt Kroupa zu bedenken.

Die Astronomen haben sich deswegen theoretisch mit der Entwicklung des Sternhaufens R136 beschäftigt. Mithilfe von Computersimulationen verfolgten sie die Bewegung jedes Sternes und berücksichtigten insbesondere die Reaktion der Sterne auf den Ausfluss des aufgeheizten Gases aus dem jungen Sternhaufen.

"Die Berechnungen zeigen, dass der Sternhaufen deutlich auf den Gasauswurf reagierte, indem er sich aufblähte", berichtet Banerjee. Allerdings zog sich ein bedeutender Teil wieder schnell - binnen etwa einer Million Jahre - zusammen. "Ursache war die Eigengravitation", sagt Kroupa. "Deswegen ist der Haufen heute tatsächlich im Gleichgewicht, genau wie die Messungen zeigen." Obwohl sich die Sterne in dem Haufen auf chaotischen Bahnen umeinander bewegen, verändert das Gebilde nicht mehr seine Größe. 

Bei einem massereichen Sternhaufen wirkt die Gravitation wie ein sehr steifes Gummiband, welches sich sehr schnell wieder zusammenzieht, nachdem man es dehnt und loslässt. Bei einem masseärmeren Sternhaufen, wie etwa dem nur etwa eine Million Jahre alten Haufen NGC 3603 in unserer Milchstraße, hingegen wirkt die Eigengravitation wie ein schwaches Gummiband. Ein solcher Haufen benötigt viel länger, um wieder ins Gleichgewicht zurückzukehren. Viele der kleinen Sternhaufen schaffen dies nie und lösen sich vollständig auf. "Wir konnten zeigen, dass die Theorie, wie Sternhaufen entstehen, nach wie vor stimmt, und zeigten dabei zum ersten Mal, wie schnell sich schwere Sternhaufen zusammenziehen können", so Kroupa.

Über ihre Resultate berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in Kürze in der Zeitschrift Astrophysical Journal erscheint.

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Hubble: Zwei Sternhaufen auf Kollisionskurs - 22. August 2012
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Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Argelander-Institut für Astronomie
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