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NOEMA
Wie ein junger Doppelstern gefüttert wird
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik 
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7. August 2020

Erstmalig wurde von Astronominnen und Astromomen eine Art Förderband beobachtet, das Material vom äußeren Bereich einer dichten Gaswolke in die Nähe eines jungen Sternpaares transportiert. Dies zeigt, dass die weitere Umgebung um junge Protosterne eine wichtige Rolle bei der Bildung und Entwicklung von stellaren Scheiben spielt.

Förderband

Bild des "Förderbandes", das chemisch frisches Material aus einer Entfernung von ca. 10.500 AE zum Protostern im Zentrum des Bildes transportiert. Bild: MPE [Großansicht]

Bei der Sternentstehung bildet sich innerhalb einer viel größeren und luftigen Molekülwolke ein dichter, kalter Kern – die "Hülle" um den zukünftigen Stern. Material von der Mutterwolke fließt ins Zentrum dieses Kerns, wo das Material noch dichter wird und eine Scheibe ausbildet, welche die jungen Protosterne im Zentrum der Scheibe füttert. Erstmalig wurde nun in der Perseus-Molekülwolke ein leuchtendes Band beobachtet, welches den Außenbereich der Hülle mit der inneren Region verbindet, wo sich die Scheibe bildet. Mithilfe eines derartigen "Förderbandes" ist die Mutterwolke in der Lage, die protostellare Scheibe mit weiterem Material zu versorgen, das für das Wachstum der jungen Protosterne und ihre protoplanetaren Scheiben benötigt wird.

"Numerische Simulationen der Scheibenentstehung betrachten zumeist einzelne Protosterne", erklärt Jaime Pineda vom MPE, der Leiter der Studie. "Unsere Beobachtung geht einen Schritt weiter und untersucht ein 'Förderband', das chemisch frisches Material aus großer Entfernung in die Nähe der protostellaren Scheibe transportiert." Das Team verwendete das Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) des Plateau-de-Bure-Observatoriums in den französischen Alpen, um das protostellare Doppelsystem Per-emb-2 (IRAS 03293_3039) zu untersuchen. In vergangenen Beobachtungen hatte das Doppelsternsystem Variabilität gezeigt, was es zu einem interessanten Objekt für Folgebeobachtungen machte.

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Die Beobachtung mehrerer Moleküle erlaubte dem Team die Messung der Gasbewegung und die Entdeckung des Materialflusses entlang des "Förderbandes". Dieser reicht vom Außenbereich der Hülle in einer Entfernung von ca. 10.500 Astronomische Einheiten bis hin zur Scheibe. Eine Astronomische Einheit entspricht der mittleren Entfernung der Erde von der Sonne.

Sowohl die Lage als auch die Gasgeschwindigkeit werden gut von einem theoretischen Modell reproduziert, in dem sich Material im freien Fall befindet. Dies belegt, dass die Dynamik des Förderbandes vom dichten Zentrum des Systems kontrolliert wird. "Es passiert nicht oft, dass Theorie und Beobachtung so gut zusammenpassen. Wir waren begeistert diese Bestätigung zu sehen", sagt Dominique Segura-Cox vom MPE. Abschätzungen zufolge transportierte das Band 0,1 bis 1,0 Sonnenmassen in das Innere des Kerns. Dies ist ein signifikanter Teil der Gesamtmasse des dichten Kerns (ca. drei Sonnenmassen).

"Das 'Förderband' muss innerhalb kürzester Zeit chemisch frisches Material zum Zentrum transportieren", ergänzt Pineda. "Der klare Nachweis eines so großen, sich fast im freien Fall befindlichen Gasvorrates ist beachtlich." Dies zeigt, dass neues Material die Morphologie und Gasbewegung in dem jungen stellaren System beeinflussen könnte. "Die chemische Zusammensetzung der sich entwickelnden protoplanetaren Scheibe wird ebenfalls von diesem neuen Phänomen beeinflusst", folgert Paola Caselli, Direktorin am MPE und Teil der Forschungsgruppe. "Das Molekül, mit dem wir das Förderband entdecken konnten, hat 3 Kohlenstoffatome (HCCCN). Diese sind nun verfügbar um die organische Chemie (auf dem Weg zu vor-biotischen Komponenten) im Laufe der Planetenentstehung zu bereichern."

Dieser neue Weg, Material in das Zentrum zu transportieren hat wichtige Auswirkungen auf die Art und Weise wie junge Scheiben entstehen und wachsen. Jedoch bleibt unklar, wie oft und lange dieser Prozess während der Entwicklung junger Sternsysteme eintreten kann, mehr Beobachtungen von jungen Protosternen sind daher nötig.

Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Fachzeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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siehe auch
Radioteleskope: Radio-Blick ins All mit zehn Teleskopen - 20. Dezember 2018
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array)
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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