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James Webb beobachtet Gasströme eines jungen Protosterns
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
18. September 2023
Das Weltraumteleskop James Webb hat ein
spektakuläres Bild eines sogenannten Herbig-Haro-Objekts aufgenommen. HH 211
entsteht durch einen Gasstrom von einem gerade geborenen Stern, der sich mit
Überschallgeschwindigkeit durch den interstellaren Raum bewegt. Diese jüngsten
und zugleich nächstgelegenen Gasströme eines Protosterns sind ein ideales Ziel
für James Webb.
Das Bild von HH 211 zeigt eine Reihe von
Bugstoßwellen, also durch Gaskollisionen ausgelöste Strahlung,
im Südosten (unten links) und Nordwesten (oben rechts) sowie
den eingebetteten schmalen bipolaren Jet, der sie antreibt, in
noch nie dagewesener Detailgenauigkeit. Diese Serie von
Stoßwellen deutet auf eine episodenhafte Freisetzung von Gas
hin, die in direktem Zusammenhang mit dem Wachstum des
Protosterns durch einfallenden Staub und Gas steht. Bild:
ESA / Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced
Studies) [Großansicht] |
Herbig-Haro-Objekte umgeben neugeborene Sterne und entstehen, wenn Sternwinde
oder Gasströme, die von diesen neugeborenen Sternen ausgehen, Stoßwellen bilden,
wenn sie mit hoher Geschwindigkeit mit Gas und Staub in der Nähe zusammenstoßen.
Eine neue, jetzt veröffentlichte Aufnahme des James Webb Space Telescope
von HH 211 zeigt den Ausstrom eines Protosterns der Klasse 0, eines frühen
Gegenstücks zu unserer Sonne, das erst einige zehntausend Jahre alt ist und nur
acht Prozent der Masse der heutigen Sonne hat. Der Protostern wird irgendwann zu
einem sonnenähnlichen Stern heranwachsen.
Protosterne haben noch nicht das Stadium der Kernfusion erreicht.
Infrarotaufnahmen sind bei der Untersuchung neugeborener Sterne und ihrer
Ausströmungen sehr hilfreich, da solche Sterne immer noch in die Gaswolke
eingebettet sind, aus der sie entstanden sind. Die Infrarotstrahlung der Ströme
durchdringt das trübende Gas und den Staub und macht ein Herbig-Haro-Objekt wie
HH 211 ideal für die Beobachtung mit den empfindlichen Infrarotinstrumenten von
James Webb. HH 211 ist etwa 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt und
befindet sich im Sternbild Perseus.
Moleküle, die durch die turbulenten Bedingungen angeregt werden, darunter
molekularer Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Siliziummonoxid, emittieren
infrarotes Licht, das James Webb erfassen kann, um die Struktur der
Ausströmungen zu kartieren. Das Bild von HH 211 zeigt eine Reihe von
Bugstoßwellen, also durch Gaskollisionen ausgelöste Strahlung, im Südosten
(unten links) und Nordwesten (oben rechts) sowie den eingebetteten schmalen
bipolaren Jet, der sie antreibt, in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit.
Diese Serie von Stoßwellen deutet auf eine episodenhafte Freisetzung von Gas
hin, die in direktem Zusammenhang mit dem Wachstum des Protosterns durch
einfallenden Staub und Gas steht.
Der innere Jet "wackelt" spiegelsymmetrisch auf beiden Seiten des zentralen
Protosterns. Dies stimmt mit Beobachtungen auf kleineren Größenordnungen überein
und deutet darauf hin, dass es sich bei dem Protostern tatsächlich um einen
unaufgelösten Doppelstern handeln könnte. "Solche Beobachtungen mit dem
James Webb Space Telescope liefern nicht nur atemberaubende Bilder. Sie
geben uns auch ein Werkzeug in die Hand, mit dem wir die Entwicklung der
direkten Vorgänger von Sternen in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit
untersuchen können", sagt Thomas Henning, Direktor des Max-Planck-Instituts für
Astronomie (MPIA) in Heidelberg. "Damit liefern die Beobachtungen unschätzbare
Informationen für unser Verständnis der Sternentstehung."
Frühere Beobachtungen von HH 211 mit bodengebundenen Teleskopen zeigten
Gasbewegungen entlang des Ausflusses, indem sie eine Wellenlängenverschiebung
der emittierten Strahlung maßen. Nun fand das Team riesige rotverschobene
(nordwestlich) und blauverschobene (südöstlich) Bugstoßwellen und hohlraumartige
Strukturen im Licht des angeregten Wasserstoffs bzw. Kohlenmonoxids sowie einen
knotenreichen und schlängelnden doppelseitigen Jet im Licht des
Siliziummonoxids. Mit diesen neuen Beobachtungen mit NIRCam und NIRSpec an Bord
von James Webb fanden die Forschenden heraus, dass der Gasstrom des
Objekts im Vergleich zu ähnlichen, aber weiter entwickelten Protosternen,
relativ langsam ist.
Das Team maß die Geschwindigkeit der innersten Jetstrukturen auf etwa 80 bis
100 Kilometer pro Sekunde. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen diesen
Abschnitten des Ausflusses und dem vorgelagerten Material, mit dem sie
kollidieren – die Geschwindigkeit der Stoßwelle – ist jedoch viel geringer. Sie
kamen zu dem Schluss, dass die Ausströmungen der jüngsten Sterne, wie die im
Zentrum von HH 211, hauptsächlich aus Molekülen bestehen, da die
Stoßwellengeschwindigkeiten vergleichsweise niedrig sind und die Energie nicht
ausreicht, um die Moleküle in einfachere Atome und Ionen aufzuspalten.
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