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VLT
Robuste Staubscheiben im Galaxienzentrum
Redaktion / idw / Pressemitteilungen der Universität Bonn und des MPIA
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30. März 2015

Astronomen haben um massereiche Sterne im galaktischen Zentrum Staubscheiben entdeckt. Bislang waren sie davon ausgegangen, dass solche Strukturen dort wegen der intensiven Strahlung der Sterne kaum längere Zeit existieren können. Nun spekulieren sie darüber, ob vielleicht sogar die Entstehung von Planeten in dieser Umgebung möglich wäre.

Sternhaufen

Die Sternhaufen Arches- und Quintuplet-Haufen im Zentrum der Milchstraße: Die Wind- und Strahlungskräfte der massereichsten Sterne im Quintuplet-Haufen haben eine Art Höhle in die umgebenden Gaswolken gefressen (im Bild markiert). Auf ähnliche Weise werden auch die Staubscheiben um nahe Sterne in dieser strahlungsreichen Umgebung angegriffen. Bild: HST/Spitzer - NASA, ESA, D. Q .Wang (UMass), JPL, S. Stolovy (Spitzer Science Center)  [Gesamtansicht]

Ein Forscherteam unter Federführung der Universität Bonn hat im Zentrum der Milchstraße ein ungewöhnliches Phänomen entdeckt: In Haufen aus sehr großen und heißen Sternen beobachteten sie jeweils rund 20 rotierende Staub- und Gasscheiben, die die Sonnen umkreisen. Eigentlich dürften die Scheiben dort gar nicht vorkommen, weil sie angesichts der herrschenden UV-Strahlung binnen einer Million Jahre verdampfen sollten. Die Wissenschaftler rätseln nun, wie die rotierenden Scheiben diese widrigen Bedingungen überstehen.

Beim Zentrum der Milchstraße handelt es sich um eine Art gewaltigen stellaren Kreißsaal: Dort entstehen aus Materiewolken besonders viele Sterne, die sich zu Haufen zusammenballen. "Quintuplet" und "Arches" heißen zwei dieser Sternansammlungen, die in den vergangenen Jahren in den Fokus eines Forscherteams unter Federführung der Universität Bonn rückten. Beide Sternhaufen sind wenige Millionen Jahre jung und enthalten Sterne mit mehr als 100 Sonnenmassen.

"Eigentlich sollte die enorme Strahlungsenergie dieser Riesen das umgebende Gas- und Staub-Material ihrer kleineren Nachbarn binnen einer Million Jahre verdampfen", erläutert Dr. Andrea Stolte vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Doch mit dem Max-Planck-Institut für Astronomie, dem Astronomischen Recheninstitut der Universität Heidelberg und US-Kollegen aus Los Angeles, Honolulu, Dearborn und Baltimore entdeckte die Wissenschaftlerin der Universität Bonn mehrere rotierende Staubscheiben, die die Sterne im Quintuplet- und im Arches-Sternhaufen umgeben.

"In einer solch aggressiven Umgebung haben wir keine zirkumstellaren Scheiben erwartet, dennoch haben wir mehr als 20 Scheiben in jedem der beiden Haufen beobachtet", sagt Stolte, die das Projekt koordinierte. Diese überraschende Entdeckung widerspreche den gängigen Theorien und deute darauf hin, dass es dort zu unbekannten Prozessen kommt.

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"Unser Team hatte in der Vergangenheit kleinere Sternhaufen in gewöhnlichen Umgebungen untersucht, weiter außen in der Scheibe unserer Galaxie, entlang der Spiralarme", erklärt Wolfgang Brandner vom Max-Planck-Institut für Astronomie. "Wir hatten Staubscheiben um Sterne in diesen Haufen gefunden, und uns hat interessiert, ob solche Scheiben auch die extremeren Umgebungen in den heißen, dichten Sternhaufen nahe dem Zentrum der Milchstraße überleben können."

Mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der chilenischen Atacamawüste und dem Hubble-Weltraumteleskop konnten die Wissenschaftler das seltsame Phänomen beobachten. "Im Bereich des sichtbaren Lichts könnten wir nicht durch die Staubansammlungen ins Zentrum der Milchstraße blicken", erklärt Dr. Maryam Habibi. Jedoch gelang dies den Forschern, indem sie mit den beiden Teleskopen die Infrarotstrahlung aus diesem Gebiet einfingen. Habibi hat im Rahmen des Projekts ihre Dissertation in der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Emmy-Noether-Gruppe an der Universität Bonn abgeschlossen.

Die Wissenschaftler rätseln nun, wie es den rotierenden Scheiben gelingt, trotz des Höllenfeuers der Riesensterne in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft zu existieren. Aus Sicht der Astronomen kommen zwei Möglichkeiten in Betracht: Entweder haben die kreiselnden Staub- und Gasscheiben wider Erwarten die Widerstandskraft, die dort herrschenden unwirtlichen Bedingungen für mehrere Millionen Jahre zu überstehen.

Oder aber es gibt einen bislang unbeobachteten Mechanismus: In dem Maße, wie die Staub- und Gasscheiben durch die UV-Strahlung verdampfen, könnten enge Nachbarn Material in die Scheibe ihres kleineren Begleiters nachliefern. Stolte hält letztere Theorie für die wahrscheinlichere: "Wir kennen noch nicht alle Prozesse, die in diesen dicht besiedelten Sternhaufen ablaufen, aber der in anderen jungen Gebieten häufig beobachtete Massenfluss zwischen Doppelsternen könnte hierbei eine Rolle spielen."

Damit rückt ein weiteres Phänomen in den Mittelpunkt, das in diesen Zonen der Milchstraße bislang für unmöglich gehalten wurde: Wenn dort trotz aggressivster Bedingungen Scheiben aus Staub und Gas vorkommen, könnten auch Voraussetzungen herrschen, in denen neue Planeten entstehen. "Wenn genug Material vorhanden ist – wer weiß?", fragt Stolte. Das ist aber noch Spekulation. Allerdings würde das Zentrum der Milchstraße genug Entdeckungen bieten, um zu weiteren neuen und überraschenden Erkenntnissen in der Astronomie zu gelangen.

Über ihre Beobachtungen berichteten die Astronomen in der Wissenschaftszeitschrift Astronomy & Astrophysics.

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siehe auch
Spitzer: Babysterne im galaktischen Zentrum entdeckt - 11. Juni 2009
VLT: Extremer Sternhaufen erstaunlich normal - 8. Juni 2009
Hubble: Wachstumsgrenze für Sterne - 11. März 2005
Chandra: Junge Sterne "baden" in heißem Gas - 7. Juni 2001
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Universität Bonn
Max-Planck-Institut für Astronomie
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