ALMA
Die Entstehung eines Monstersterns
von Stefan Deiters
astronews.com
11. Juli 2013

Mithilfe des Radioteleskopverbunds ALMA ist Astronomen ein faszinierender Blick in die Kinderstube von Riesensternen gelungen. In einer Dunkelwolke entdeckten die Forscher den Vorläufer eines stellaren Embryos, der mehr als die 500-fache Masse unserer Sonne aufweist und noch weiter wächst. Er dürfte einmal zu einem hellen Riesenstern mit bis zu 100 Sonnenmassen kollabieren.

Die Dunkelwolke SDC 335.579-0.292 in einer Ansicht, für die Daten des Weltraumteleskops Spitzer und von ALMA kombiniert wurden. Bild: ALMA (ESO / NRAJ / NRAO) / NASA / Spitzer/JPL-Caltech / GLIMPSE

Mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Astronomen nun einen detaillierten Blick in die Kinderstube von Riesensternen geworfen. Die Wissenschaftler untersuchten eine als Spitzer Dark Cloud (SDC) 335.579-0.292 bezeichnete Dunkelwolke in rund 11.000 Lichtjahren Entfernung. Ziel der Beobachtungen war es, mehr über die Entstehung der massereichsten Sterne der Milchstraße zu erfahren, die sich - verborgen für Beobachtungen im sichtbaren Bereich des Lichts - innerhalb solcher Dunkelwolken abspielt.

Für die Entstehung der massereichsten Sterne gibt es in der Astronomie zwei konkurrierende Vorstellungen: Nach der einen Theorie fragmentiert eine Dunkelwolke in zahlreiche kleinere Kerne, die dann individuell zu Sternen kollabieren. Die alternative Theorie geht von einem Kollaps der gesamten Wolke aus, in deren Zentrum sich dann ein oder mehrere Riesensterne bilden.

Die Dunkelwolke SDC 335.579-0.292 wurde zuvor bereits von den Infrarot-Weltraumteleskopen Spitzer und Herschel untersucht. Sie präsentierte sich als Region mit dunklen und dichten Filamenten aus Gas und Staub und damit als perfekte Umgebung für die Entstehung von Riesensternen. Mit den ALMA-Beobachtungen konnte die Forscher nun die exakte Menge an Staub bestimmen und zudem auch die Bewegung des Gases in der Wolke verfolgen. Dabei entdeckten sie mehrere Kerne in der Region und im Zentrum ein wahres stellares Monster.

"Die bemerkenswerten Beobachtungen von ALMA ermöglichten uns den ersten wirklich tiefen Blick auf die Vorgänge im Inneren dieser Wolke", erläutert Nicolas Peretto von der CEA/AIM Paris-Saclay in Frankreich und der University of Cardiff in Großbritannien. "Wir wollten herausfinden, wie sich Monstersterne bilden und wachsen und dies ist uns mit Sicherheit gelungen. Eines der Objekte, das wir gefunden haben, ist ein wahrer Riese - der größte protostellare Kern, der je in der Milchstraße entdeckt wurde."

Dieser Kern, also im Prinzip der "Mutterleib" des stellaren Embryos, hat eine Masse, die mehr als der 500-fachen Masse unserer Sonne entspricht. Die ALMA-Beobachtungen deuten zudem darauf hin, dass noch immer Material ins Innere strömt und der Kern somit weiter wächst. Der gesamte Kern dürfte schließlich kollabieren und einen Stern von bis zur 100-fachen Masse unserer Sonne entstehen lassen. Ein Gigant, der in der Milchstraße nicht häufig anzutreffen ist.

"Wir vermuteten zwar schon zuvor, dass diese Region ein guter Kandidat für die Entstehung massereicher Sterne sein könnte, hatten allerdings nicht erwartet, so einen massereichen stellaren Embryo im Zentrum zu entdecken", meint Peretto. "Aus diesem Objekt sollte mal ein Stern mit bis zur 100-fachen Masse unserer Sonne werden. Nur etwa einer von 10.000 Sternen in der Milchstraße erreicht diese Masse."

"Diese Sterne sind nicht nur selten, sondern ihre Geburt verläuft zudem extrem schnell und auch ihre Kindheit ist nur kurz. Die Entdeckung eines so massereichen Objekts in dieser frühen Entwicklungsphase ist daher ein spektakuläres Ergebnis", ergänzt Gary Fuller von der englischen University of Manchester. Seine Kollegin Ana Duarte Cabral vom Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankreich weist darauf hin, dass die ALMA-Beobachtungen "spektakuläre Details der Bewegungen der Filamente aus Gas und Staub zeigen, die darauf hindeuten, dass große Mengen von Gas in eine kompakte Zentralregion strömen." Dies würde dafür sprechen, dass massereiche Sterne eher durch einen globalen Kollaps einer Dunkelwolke entstehen und nicht durch Fragmentation.

Die Beobachtungen, auf denen die jetzt in einem Fachartikel der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics präsentierten Ergebnisse basieren, wurden noch während der Aufbauphase von ALMA gemacht, so dass nur ein Viertel der Antennen zur Verfügung stand. "Es ist uns gelungen, diese detaillierten Beobachtungen zu machen, obwohl wir nur einen Bruchteil des Potentials von ALMA ausnutzten konnten", so Peretto. "ALMA wird daher mit Sicherheit unser Wissen über Sternentstehung revolutionieren, unsere aktuellen Fragen beantworten helfen, aber mit großer Wahrscheinlichkeit auch neue aufwerfen."