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Junger Stern mit Hitzewallung
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
24. Januar 2020
Ein internationales Forschungsteam hat in der Umgebung eines
massereichen Protosterns eine sich ausbreitende Hitzewelle nachgewiesen. Sie
bestätigt das Szenario, dass solche Objekte in Schüben wachsen. Sichtbar wurde
diese Welle durch die Beobachtung von natürlich erzeugten Mikrowellen-Lasern,
deren räumliche Anordnung sich unerwartet schnell veränderte.
Künstlerische Darstellung eines Protosterns,
der aus einer zirkumstellaren Scheibe Gas
akkretiert und wächst.
Bild: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) [Großansicht] |
Auch wenn die Grundzüge der Entstehung von Sternen inzwischen gut verstanden
sind, ist die Existenz von massereichen Sternen in manchen Details noch
rätselhaft. Durch den enormen Schweredruck im Innern eines massereichen
Protosterns startet die Kernfusion, während er noch wächst. Das weitere Wachstum
wird durch den Strahlungsdruck des jungen Sterns erschwert.
Um diesen Widerstand zu überwinden, könnte die Akkretion von Material aus
einer zirkumstellaren Scheibe phasenweise in einzelnen großen Paketen geschehen.
Während dieses Vorgangs nimmt seine Helligkeit kurzzeitig stark zu. Allerdings
sind solche Schwankungen schwer zu beobachten, da Protosterne tief in dichten
Wolken eingebettet sind.
Ein internationaler Zusammenschluss von Astronomen zur Maser Monitoring
Organisation (M2O), an dem das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA)
beteiligt ist, hat nun durch Beobachtungen mit mehreren Radioteleskopen eine
Hitzewelle nachgewiesen, die sich in der Umgebung des massereichen Protosterns
G358-MM1 ausbreitet. Nachfolgebeobachtungen konnten bestätigen, dass sie durch
eine zeitlich begrenzte Zunahme der Akkretionstätigkeit hervorgerufen wurde.
Verraten hat sich die Hitzewelle durch die Aktivität von Masern. Maser sind
das Pendant zu Lasern, die jedoch statt sichtbarem Licht Mikrowellenstrahlung –
oder Radiostrahlung – abgeben. Sie kommen in massereichen
Sternentstehungsgebieten als natürliche, sehr helle und kompakte
Strahlungsquellen vor. Sowohl die vergleichsweise hohen Temperaturen und Dichten
als auch der Reichtum an komplexer Chemie in solchen Umgebungen begünstigen ihre
Entstehung. Im vorliegenden Fall ist es das Methanol (Methylalkohol), das von
der intensiven Strahlung des Protosterns angeregt wird und Maser erzeugt.
Die Wissenschaftler, die im Abstand von einigen Wochen
Radio-Interferometrie-Daten mit hoher räumlicher Auflösung von 0,005
Bogensekunden (1 Winkelgrad = 3600 Bogensekunden) aufnahmen, entdeckten, dass
sich die Maser auszubreiten schienen. Die ermittelte Geschwindigkeit mit bis zu
acht Prozent der Lichtgeschwindigkeit war aber zu hoch, als dass sie mit der
Bewegung von Gas vereinbar wäre. Stattdessen schließen die Astronomen auf eine
Welle, die das umgebende Medium durchläuft und auf ihrem Weg Maseraktivität
auslöst. Ihren Ursprung hat diese Hitzewelle in der Akkretion von Gas auf den
Protostern.
"Die M2O-Beobachtungen gehören zu den ersten, die die unmittelbaren
Auswirkungen eines Akkretionsschubs in einem massereichen Protostern so
detailliert bezeugen, dass sie die episodische Akkretionstheorie der
massereichen Sternentstehung unterstützen", erläutert Ross Burns vom
National Astronomical Observatory of Japan, der die Arbeitsgruppe leitet.
Hendrik Linz vom MPIA ergänzt: "Die eigentliche Hitzewelle direkt im thermischen
Infrarot zu beobachten, wäre sehr kompliziert. Die Maser als starke
Strahlungsquellen in einem leicht zugänglichen Wellenlängenbereich sind ein sehr
gutes Beobachtungswerkzeug, um auf kleinen räumlichen Skalen, und somit auf
kurzen Zeitskalen nach einem Ausbruch, den Durchgang so einer Hitzewelle
indirekt nachzuvollziehen."
Die Partner des M2O-Projekts werden auch in Zukunft die Maser in vielen
Sternentstehungsgebieten überwachen, um so mehr über das Wachstum von
massereichen Protosternen zu erfahren.
Über die Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Fachzeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.
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