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Astronomie - ALMA entdeckt Monster-Protostern bei vorgeburtlicher Untersuchung

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Anhand von Beobachtungen Dunkelwolke SDC 335.579-0.292 mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist es Astronomen gelungen, einen Monsterstern während seiner Entstehung innerhalb einer Dunkelwolke auszumachen. Der neu entdeckte stellare Embryo hat mehr als die fünfhundertfache Masse der Sonne und ist damit bereits jetzt der größte Protostern, der jemals in der Milchstraße beobachtet wurde - obwohl er noch im Wachstum ist. Der Sternembryo innerhalb der Wolke frisst hungrig Material auf, das auf ihn zuströmt. Man geht derzeit davon aus, dass die Wolke einen sehr hellen Stern mit bis zu einhundertfacher Sonnenmasse hervorbringen wird.
Dieses Bild kombiniert die ALMA-Daten mit denen des Spitzer Space Telescopes der NASA.
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Dank neuer Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist es Astronomen gelungen, einen Monsterstern während seiner Entstehung innerhalb einer Dunkelwolke auszumachen. Der neu entdeckte stellare Embryo hat mehr als die fünfhundertfache Masse der Sonne und ist damit bereits jetzt der größte Protostern, der jemals in der Milchstraße beobachtet wurde - obwohl er noch im Wachstum ist. Der Sternembryo innerhalb der Wolke frisst hungrig Material auf, das auf ihn zuströmt. Man geht derzeit davon aus, dass die Wolke einen sehr hellen Stern mit bis zu einhundertfacher Sonnenmasse hervorbringen wird.
Die massereichsten und hellsten Sterne der Galaxis bilden sich innerhalb von kühlen und dunklen Wolken, so dass der Prozess ihrer Entstehung weiterhin ein Geheimnis bleibt [1]. Eine internationale Gruppe von Astronomen hat nun mit Hilfe von ALMA eine vorgeburtliche Untersuchung im Mikrowellenbereich durchgeführt, die einen klareren Blick auf die Entstehung eines solchen Monstersterns ermöglicht hat. Der untersuchte Stern befindet sich ungefähr 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt in einer Wolke, die man die Spitzer Dark Cloud (SDC) 335.579-0.292 nennt.
Es gibt zwei Theorien über die Entstehung besonders massereicher Sterne: Die erste schlägt vor, dass die ursprüngliche dunkle Wolke sich aufteilt und einige kleine Kerne bildet, die von selbst kollabieren und schließlich Sterne bilden. Die zweite dagegen zeichnet ein dramatischeres Bild, nach dem die gesamte Wolke zu kollabieren beginnt, wobei Material in Richtung des Zentrums der Wolke fließt und dort einen oder mehrere massereiche Sternriesen bildet. Eine Gruppe unter der Leitung von Nicolas Peretto von der CEA/AIM Paris-Saclay in Frankreich und der University of Cardiff in Großbritannien erkannte, dass ALMA das perfekte Werkzeug ist, um herauszufinden was wirklich passiert.
SDC 335.579-0.292 wurde im Rahmen von Beobachtungen mit dem Spitzer Space Telescope der NASA und dem Herschel-Weltraumobservatorium der ESA als eine eindrucksvolle kosmische Landschaft aus dunklen, dichten Gasfilamenten und Staub entdeckt. Das Astronomenteam nutzte ALMAs einzigartige Empfindlichkeit, um sich sowohl die Menge an Gas als auch dessen Bewegung innerhalb der dunklen Wolke im Detail anzusehen – und sie fanden ein wahres Monster.
„Die bemerkenswerten ALMA-Beobachtungen haben uns den ersten wirklich tiefen Einblick in die Vorgänge in einer derartigen Wolke geliefert”, erläutert Peretto. „Wir wollten sehen, wie sich Monstersterne bilden und wie sie wachsen, und dieses Ziel haben wir definitiv erreicht! Eine der Submillimeterquellen, die wir gefunden haben, ist ein wahrer Sternriese – der größte protostellare Kern, der jemals in der Milchstraße gesichtet wurde.”
Im Inneren dieses Kerns – dem Schoß des Sternembryos – wirbeln mehr als die fünfhundertfache Masse unserer Sonne herum [2]. Die Beobachtungen mit ALMA zeigen, dass noch viel mehr Material dabei ist, in das Innere zu strömen, so dass sich seine Masse noch weiter vergrößert. Dieses Material wird letzten Endes kollabieren und einen jungen Stern von bis zu einhundertfacher Sonnenmasse bilden – eine sehr seltene Spezies.
„Obwohl wir schon zuvor davon ausgegangen waren, dass diese Region ein guter Kandidat für eine Wolke war, die massereiche Sterne hervorbringen kann, haben wir nicht erwartet einen so massereichen Protostern in ihrem Zentrum zu finden”, ergänzt Peretto. „Wir schätzen, dass aus diesem Objekt ein Stern mit bis zu hundertfacher Sonnenmasse wird. Nur ungefähr einer aus zehntausend Sternen in der Milchstraße erreicht so eine hohe Masse!”
„Diese Sterne sind nicht nur selten, ihre Geburt verläuft extrem schnell und ihre Kindheit ist kurz. Also ist der Fund eines so massereichen Objektes so früh in seiner Entwicklung ein spektakuläres Ergebnis”, fügt Gary Fuller von der University of Manchester in Großbritannien und Mitglied des Teams hinzu.
Ana Duarte Cabral vom Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankreich, ein weiteres Mitglied der Gruppe betont: „Die ALMA-Beobachtungen machen die eindrucksvollen Details der Bewegungen des faserigen Netzwerks aus Staub und Gas sichtbar und zeigen, dass eine riesige Menge Gas in eine zentrale, kompakte Region strömt.” Diese Tatsache spricht deutlich für die Theorie des globalen Kollapses der Wolken zur Bildung massereicher Sterne und gegen den Prozess der fragmentierenden Wolke.
Die Beobachtungen waren Teil der frühen Phase wissenschaftlicher Beobachtungen von ALMA und nutzten nur ein Viertel der gesamten Antennenanordnung. „Wir haben es geschafft diese sehr detaillierten Beobachtungen mit nur einem Bruchteil des endgültigen Potentials von ALMA zu erhalten”, schließt Peretto. „ALMA wird unser Wissen über Sternentstehung auf jeden Fall revolutionieren und einige der derzeitigen Probleme lösen, aber sicherlich auch neue Fragen aufwerfen."
Endnoten
[1] Astronomen verwenden die Bezeichnung "massereiche Sterne" für Sterne mit einer Masse von zehn oder mehr Sonnenmassen.
[2] In dieser Sternentstehungsregion entstehen viele Sterne. Der 500 Sonnenmassen schwere protostellare Kern ist der massereichste unter einigen anderen.
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Diese Aufsuchkarte zeigt das südliche Sternbild Norma (der Zimmermannswinkel). Die Karte zeigt die meisten Sterne, die mit bloßem Auge unter guten Bedingungen sichtbar sind. Die Position der Dunkelwolke SDC 335.579-0.292 mit aktiver Sternentstehung ist mit einem roten Kreis markiert. Obwohl die Dunkelwolke im sichtbaren Licht nicht beobachtet werden kann, gibt es in diesem Teil des Himmels viele weitere hellere Objekte, unter anderem den Sternhaufen NGC 6134.
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Weitfeldaufnahme der Himmelsregion um SDC 335.579-0.292
Diese Übersichtsaufnahme zeigt eine Region des Himmels im südlichen Sternbild Norma (der Zimmermannswinkel). Im Zentrum befindet sich die große Stenentstehungsregion SDC 335.579-0.292, die allerdings nicht sichtbar ist, da sie von Staub verschleiert wird. Dies gilt auch für das faserige Netzwerk aus Staub und Gas, das im Submillimeterbereich abgebildet werden kann. Der Sternhaufen NGC 6134 erscheint rechts unten. Oben links erkennt man den sehr heißen blauen Stern HD 147937 und seine ihn umgebenden, abgestoßenen Wolken. Dieses Bild wurde aus Aufnahmen des Digitized Sky Survey 2 erstellt.
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Die Geburt eines Monstersterns bei verschiedenen Wellenlängen des Lichts
Diese Zusammenstellung zeigt das Gebiet um die Sternentstehungsregion SDC 335.579-0.292 wie es mit dem Spitzer Space Telescope der NASA und ALMA zu sehen ist. Die Aufnahmen von Spitzer sind bei infraroten Wellenlängen (bei jeweils 3,6, 4,5 und 8,0 Mikrometern) und die ALMA-Aufnahmen bei etwa drei Millimetern Wellenlänge entstanden. Der gelbe Fleck im Zentrum der ALMA-Aufnehme ist ein stellarer Embryo mit mehr als der fünfhundertfachen Masse der Sonne. Es ist jetzt schon der größte Protostern der jemals in der Milchstraße beobachtet wurde und befindet sich noch im Wachstum. Der Sternembryo innerhalb der Wolke frisst hungrig Material auf, das auf ihn zuströmt. Man geht derzeit davon aus, dass die Wolke einen sehr hellen Stern mit bis zu einhundertfacher Sonnenmasse hervorbringen wird.
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Quelle: ESO
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