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Astrophysiker erforschen Grundprinzipien der Entstehung massereicher Sterne
Wien (universität) - 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. Wissenschafter der Universität Tübingen haben gemeinsam mit Eduard Vorobyov vom
Institut für Astrophysik der Universität Wien durch theoretische Berechnungen neue Komponenten entdeckt,
welche die Sternentwicklung mitbestimmen. Bei der Entstehung massereicher Sterne fanden sie Parallelen zur Geburt
der sehr frühen Sterne des Universums sowie von massearmen Sternen. Ihre Forschungsergebnisse wurden kürzlich
in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Die Geburtsgeschichte von massereichen Sternen ist immer noch ein Mysterium, weil diese während ihrer Entstehung
in eine extrem dichte Gashülle eingebettet sind. Die Gashülle macht es nahezu unmöglich, den Geburtsvorgang
selbst mit Großteleskopen einzufangen. Das Forscherteam aus Tübingen und Wien hat die Sternengeburt
in einem theoretischen Modell numerisch berechnet.
Das Modell untersuchte eine 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. Die Forscher stellten dabei erstmals 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 jungen
Zentralstern zu und können von diesem "verschluckt" werden. "Es ist genau 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
Eduard 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 legt 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 Dominique Meyer, der Erstautor der Studie. Die
Klumpen 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 Wissenschafter. Dafür in Frage kämen Großteleskope
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 Europäische Extremely Large
Telescope (E-ELT).
Publikation in "Monthly Notices
of the Royal Astronomical Society"
D. M.-A. Meyer, E. I. Vorobyov, R. Kuiper and W. Kley: On the existence of accretion-driven bursts in massive star
formation. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, DOI: 10.1093/mnrasl/slw187
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