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STERNHAUFEN
Neue Beobachtungen stellen Theorie infrage
von Stefan Deiters
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8. Mai 2014

Neue Beobachtungen von zwei Sternhaufen mit dem NASA-Röntgenteleskop Chandra und weiteren Teleskopen stellen die bisherige Theorie über die Entstehung der Haufen infrage. Bislang war man nämlich davon ausgegangen, dass sich Sternhaufen von innen nach außen bilden. Jetzt aber entdeckte man gerade in den äußeren Bereichen die ältesten Sterne.

NGC 2024

Der Sternhaufen NGC 2024 im Flammennebel. Für dieses Bild wurden Daten von Chandra und Spitzer kombiniert. Bild: NASA / CXC / PSU / K.Getman, E. Feigelson, M.Kuhn und das MYStIX Team (Röntgen); NASA / JPL-Caltech (Infrarot)  [Großansicht]

Die meisten Sterne, darüber herrscht unter Astronomen heute weitgehend Einigkeit, entstehen in Sternhaufen. Diese wiederum bilden sich aus einer kollabierenden Wolke aus Gas und Staub. In derem Zentrum sammelt sich immer mehr Materie an, die Gasdichte steigt und schließlich können Sterne entstehen. Dort wo die größte Gasdichte herrscht, sollte auch als Erstes die Sternentstehung einsetzen. Das bedeutet, dass sich im Zentrum eines Sternhaufens somit die ältesten Stern befinden müssten.

Neue Beobachtungen des NASA-Röntgenteleskops Chandra lassen an dieser Vorstellung aber nun Zweifel aufkommen: Astronomen haben zwei Sternhaufen untersucht, in denen gerade sonnenähnliche Sterne entstehen: den Sternhaufen NGC 2024 im Flammennebel und den Sternhaufen im Orionnebel. In beiden Haufen stellten sie fest, dass die Sterne in den äußeren Bereichen der Haufen offenbar am ältesten sind.

"Unsere Ergebnisse widersprechen den Erwartungen", so Konstantin Getman von der Penn State University, der die Untersuchungen leitete. "Das bedeutet, wir müssen noch etwas intensiver nachdenken und neue Ideen darüber entwickeln, wie sich Sterne wie unsere Sonnen bilden."

Getman hatte mit seinen Kollegen zunächst mithilfe von Chandra die Helligkeit der Sterne im Röntgenbereich bestimmt, um so ihre Masse zu ermitteln. Dann beobachteten die Astronomnen die Sterne erneut im Infraroten, wobei dazu sowohl erdgebundene Teleskope, als auch das Weltraumteleskop Spitzer zum Einsatz kamen. Durch den Vergleich der Beobachtungen im Röntgen- und Infrarotbereich mit theoretischen Modellrechnungen ermittelten die Forscher dann das Alter der Sterne in den beiden Haufen.

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Das Ergebnis unterschied sich deutlich von dem, was die theoretischen Modelle über die Entstehung von Sternhaufen vorhersagten: Im Zentrum von NGC 2024 beispielsweise wiesen die Sterne ein Alter von rund 200.000 Jahren auf, während sie in den Außenbereichen etwa 1,5 Millionen Jahre alt waren. Im Orionnebel reichte die Altersspanne von 1,2 Millionen Jahren im Zentrum bis zu fast zwei Millionen Jahren am Rand.

"Eine wichtige Schlussfolgerung unserer Untersuchung ist, dass das bisherige einfache Modell, nach dem sich Sternhaufen von innen nach außen bilden, nicht stimmt", unterstreicht Teammitglied Eric Feigelson von der Penn State University. "Wir müssen uns also mit komplexeren Modellen beschäftigen, wie sie aus aktuellen Studien über Sternentstehung folgen."

Es gibt verschiedene Theorien, wie sich die beobachtete Altersverteilung erklären lassen könnte: Eine rechte simple Erklärung wäre, dass im inneren Bereich eines Sternhaufen so viel dichtes Gas vorhanden ist, dass hier auch noch dann neue Sterne entstehen können, wenn das Material in den weniger dichten äußeren Bereichen schon längst verbraucht ist. Dies führt natürlich mit der Zeit zu einer höheren Konzentration junger Sterne im Zentrum.

Eine weitere Möglichkeit wäre, dass ältere Sterne mit der Zeit aus dem Zentrum des Haufens in die äußeren Regionen wandern oder gar durch Wechselwirkungen mit anderen Sternen aus dem Zentralbereich hinausgekickt werden. Schließlich könnten sich die beobachteten jungen Sterne auch in gewaltigen Gasfilamenten gebildet haben, die ins Zentrum des Haufens strömen.

Im Sternhaufen des Orionnebels hatte es schon früher erste Hinweise auf eine ungewöhnliche Altersverteilung gegeben, in NGC 2024 konnte das Phänomen jetzt erstmals nachgewiesen werden. "Im nächsten Schritt wollen wir nun schauen, ob sich diese Altersverteilung auch in anderen jungen Sternhaufen finden lässt", so Michael Kuhn, ein Doktorand an der Penn State University.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind in zwei Fachartikeln beschrieben, die in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen sind.

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siehe auch
Sternhaufen: Sterne am Gummiband - 28. Januar 2013
Sternhaufen: Überraschendes aus dem Orionnebel - 14. November 2012
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org (1)
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org (2)
Chandra, Webseite der NASA
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