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MASSEREICHE STERNE
Helligkeitsausbrüche bei der Geburt
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Tübingen
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8. November 2016

Wie entstehen massereiche Sterne? Diese Frage beschäftigt Astronomen schon seit längerem, können doch diese gewaltigen Sonnen den Energiehaushalt einer Galaxie ganz entscheidend beeinflussen. Simulationen haben nun neue Erkenntnisse über die Vorgänge bei der Entstehung massereicher Sterne geliefert. Dabei wurden auch Parallelen zur Geburt anderer Arten von Sternen deutlich.

Simulation

Grafische Darstellung des Modells zur Geburt massereicher Sterne. Farbkodiert ist die Dichteverteilung um den entstehenden Stern. Bild: Institut für Astronomie und Astrophysik / Universität Tübingen [Großansicht]

Wie Sterne mit einer vielfachen Masse unserer Sonne entstehen, bildet eine der fundamentalen Fragen der modernen Astrophysik. Denn diese massereichen Sterne bestimmen den Energiehaushalt ihrer Galaxien wesentlich. Nun haben Professor Wilhelm Kley, Dr. Rolf Kuiper und Dr. Dominique Meyer vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen gemeinsam mit Dr. Eduard Vorobyov vom Institut für Astrophysik der Universität Wien durch theoretische Berechnungen neue Komponenten entdeckt, welche die Sternentwicklung mitbestimmen. Zudem stellten sie fest, dass es bei der Entstehung massereicher Sterne Parallelen zur Geburt der sehr frühen Sterne des Universums sowie von massearmen Sternen gibt.

Die Geburtsgeschichte von massereichen Sternen sei immer noch ein Mysterium, weil diese während ihrer Entstehung in eine extrem dichte Gashülle eingebettet sind, sagt Kuiper, der eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Emmy Noether-Nachwuchsgruppe zu diesem Thema leitet: "Die Gashülle macht es nahezu unmöglich, den Geburtsvorgang selbst mit Großteleskopen einzufangen. Mit anderen Worten, wir sehen die Krippe, in der sich die massereichen Sterne bilden, aber nicht die jungen Sterne selbst."

Das Forscherteam hat die Sternengeburt in einem theoretischen Modell numerisch berechnet. Für diese anspruchsvolle, rechenintensive Studie nutzte es die Höchstleistungsrechner der bwHPC Landesinitiative Baden-Württembergs. Das Modell setzte an bei einer Wolke aus interstellarem Gas und Staub, die sich zusammenzieht und eine sogenannte Akkretionsscheibe um einen jungen massereichen Stern bildet. Eine solche Scheibe rotiert um ein zentrales Objekt und transportiert Gas und Staub in Richtung des Zentrums.

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Zum ersten Mal stellten die Forscher fest, dass sich bei diesem Prozess Klumpen von extremer Dichte bilden müssen, die durch eine von der Schwerkraft bewirkte Instabilität der Scheibe entstehen. Einige dieser Klumpen wandern ihren Daten zufolge nach innen auf den hungrigen jungen Zentralstern zu und können von diesem "verschluckt" werden.

"Es ist so, als ob man Holzscheite in ein Feuer wirft. Doch bei der Sternentstehung verursacht das Verschlingen der Klumpen kein einfaches Aufflammen, sondern einen Helligkeitsanstieg, welcher der Leuchtkraft von hunderttausend Sonnen entspricht", erklärt Vorobyov. Ein sehr ähnlicher Prozess von wiederholten unregelmäßigen Helligkeitsausbrüchen war in der Forschung bereits aus Studien über die Entstehung der allerersten Sterne im sehr frühen Universum als auch bei der Bildung von massearmen Sternen wie unserer Sonne bekannt.

Die neue Studie lege nahe, dass der Sternentstehungsprozess universellen Prinzipien folgt und praktisch seit Beginn des Universums unverändert ähnlichen Gesetzmäßigkeiten unterliegt: "Es ist faszinierend, diese Ähnlichkeiten auf allen Masse-Skalen und zu allen Epochen zu sehen, wie von einer Art universeller DNA gesteuert", sagt Meyer, der Mitglied der Emmy Noether-Gruppe ist.

Die Klumpen, ergänzt Kley, stellten exzellente Kandidaten für die Erzeugung von weiteren Sternen mit der ungefähren Masse der Sonne dar, die Begleiter des massereichen Sterns bilden: "Sie würden die künftige Entwicklung des Zentralsterns wesentlich mitbestimmen."

Die Ergebnisse werden den beobachtenden Astronomen helfen, neue Strategien zu entwickeln, um solche Helligkeitsausbrüche oder die Klumpen direkt zu beobachten, sagen die Wissenschaftler. Dafür kämen Großteleskope in Frage wie das Atacama Large Millimeter Array (ALMA), das die Europäische Südsternwarte (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt, oder das ebenfalls in Chile geplante künftige European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Über ihre Ergebnisse berichtete das Team in einem Fachartikel in der Wissenschaftszeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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siehe auch
Massereiche Sterne: Hinweise aus Schlange und Ziegelstein - 16. Januar 2015
APEX: Die Kinderstuben der massereichsten Sterne - 14. Mai 2014
Massereiche Sterne: Die Geburt ist bei allen Sterne gleich - 15. Juli 2010
Massereiche Sterne: Ähnlich entstanden wie unsere Sonne? - 15. Februar 2010
Sterne: Riesensterne brauchen Geburtshelfer - 28. Februar 2008
Sternentstehung: Wie große Sterne entstehen - 28. September 2006
VLT: Massereiche Sterne entstehen überall - 26. August 2002
NTT: Geburt massereicher Sterne im Omega-Nebel - 15. September 2000
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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