APEX
Die Kinderstuben der massereichsten Sterne
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
14. Mai 2014

Astronomen haben mit dem APEX-Teleskop in der chilenischen Atacama-Wüste eine umfassende Durchmusterung im Submillimeterbereich durchgeführt, die Daten über die staubreichsten Regionen der Milchstraße liefert. Die hier entstehenden massereichen Sterne scheinen sich innerhalb kürzester Zeit zu bilden - in nur rund 75.000 Jahren.

Teilbereich von ATLASGAL in Richtung des Sternbilds Schütze.  Bild: ATLASGAL-Team [Großansicht]

Sterne mit wesentlich größerer Masse als unsere Sonne beenden ihr kurzes und heftiges Leben in gewaltigen Supernova-Explosionen, in denen sie die schweren Elemente in unserem Universum produzieren. Während dieses Lebens senden sie kräftige Sternwinde und hochenergetische Strahlung aus, durch die einerseits ihre lokale Umgebung beeinflusst wird, die andererseits aber auch einen starken Einfluss auf das Erscheinungsbild und die künftige Entwicklung ihrer Muttergalaxie haben.

Solche Sterne bilden sich in den dichtesten und kältesten Gebieten in der Milchstraße tief im Inneren von Staubhüllen, die so dicht sind, dass die Strahlung von den darin enthaltenen jungen Sternen nahezu komplett absorbiert wird. Eingebunden in dichte Gas- und Staubhüllen entsteht dort eine neue Generation von massereichen Sternen, die sich im sichtbaren Bereich des Lichts oder auch im Infraroten nicht beobachten lässt.

 Ein internationales Team von Astronomen hat das APEX-Teleskop zusammen mit der am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) gebauten Submillimeter-Kamera LABOCA genutzt, um die Geburtsstätten der massereichsten Sterne aufzuspüren, die zur Zeit in unserer Milchstraße entstehen. Das APEX-Teleskop befindet sich auf der Chajnantor-Ebene in der chilenischen Atacama-Wüste, einem der wenigen Orte auf der Erdoberfläche, an denen Beobachtungen bei Submillimeter-Wellenlängen überhaupt möglich sind.

Die Durchmusterung ATLASGAL, der "APEX Telescope Large Area Survey of the Galaxy", deckt einen Bereich von mehr als 420 Quadratgrad in der galaktischen Ebene und damit 97 Prozent der inneren Milchstraße innerhalb des sogenannten solaren Zirkels ab (astronews.com berichtete). Darin sind große Bereiche von allen vier Spiralarmen der Milchstraße enthalten und etwa zwei Drittel des kompletten molekularen Anteils der Milchstraße. Mit ATLASGAL steht ein umfassender Datensatz der Bereiche von kaltem und dichtem Gas und Staub in unserer Milchstraße bereit, und damit von den Gebieten, in denen die massereichsten Sterne in unserer Milchstraße entstehen.

Die ATLASGAL-Kartierung erfasst Strahlung bei Submillimeter-Wellenlängen, die von der Strahlung des kalten Staubs dominiert wird. Sie ermöglicht einen detaillierten Blick auf die Geburtsstätten einer neuen Generation von massereichen Sternen. Da die staubigen Ecken in unserer Milchstraße nur sehr schwer individuell zu erfassen sind, bieten Kartierungen wie ATLASGAL eine phantastische Möglichkeit, auf großer Skala nach den Geburtsstätten der massereichsten Sterne in unserer Milchstraße zu suchen.

"Unser Forscherteam hat aus den ATLASGAL-Daten die umfassendste Stichprobe der bisher versteckten Geburtsstätten von massereichen Sternen erstellt", erläutert Timea Csengeri vom MPIfR, die Erstautorin einer jetzt in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienenen Studie. "Wir haben eine ganze Reihe von neuen potentiellen Standorten gefunden, in denen solche Sterne sich im Moment noch in unserer Milchstraße bilden."

Mit diesem umfassenden statistischen Datensatz konnten die Forscher zeigen, dass die Prozesse zum Aufbau der kalten dichten Wolken, in denen die massereichsten Sterne entstehen, außerordentlich schnell ablaufen müssen, und zwar in einem Zeitraum von nur 75.000 Jahren. Das ist wesentlich kürzer als die entsprechenden Zeitskalen bei der Entstehung von masseärmeren Sternen wie etwa unserer Sonne.

"Wir haben unsere Stichprobe nach Signaturen dafür ausgesucht, wie sich massereiche Sterne in ihrem Inneren bilden können", sagt James Urquhart vom MPIfR, der auch an der Untersuchung beteiligt war. "Das kurze und heftige Leben der massereichsten Sterne in unserer Milchstraße war schon vorher bekannt. Aber nun konnten wir zeigen, dass es auch von einer entsprechend kurzen Entstehungsphase innerhalb ihrer Geburtshüllen eingeläutet wird."

Die Lebensdauer von massereichen Sternen ist rund 1.000 Mal kürzer als die Lebensdauer von masseärmeren, sonnenähnlichen Sternen. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass sich die massereichen Sterne auch auf sehr kurzer Zeitskala in einem wesentlich dynamischeren Sternentstehungsprozess bilden.

"Nur Teleskope an außergewöhnlichen Standorten wie der extrem hochgelegenen und trockenen Chajnantor-Ebene auf 5.100 Metern in Chile sind in der Lage, Beobachtungen bei derart hohen Frequenzen im Submillimeter-Bereich durchzuführen", fügt Frederic Schuller von der Europäischen Südsternwarte hinzu, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. "Das ist der umfassendste Ausschnitt des Himmels überhaupt, der bisher in Submillimeter-Wellenlängen beobachtet wurde."

"ATLASGAL liefert auch Aufsuchkarten mit Daten für die extremsten Staubhüllen, in denen die im Inneren ablaufenden Prozesse der Sternentstehung bei wesentlich höherer Winkelauflösung mit dem neuen ALMA-Teleskopnetzwerk untersucht werden können, das sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu APEX auf der Chajnantor-Ebene befindet", so Friedrich Wyrowski, APEX-Projektwissenschaftler am MPIfR über mögliche zukünftige Beobachtungen.