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Manche Protosterne senden auch Gammastrahlen aus
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des DESY
astronews.com
29. Juni 2026
Als Protosterne bezeichnet die Astronomie stellare Objekte,
die gerade dabei sind, ein vollwertiger Stern zu werden. Lange Zeit glaubte man,
dass Protosterne vor allem im infraroten Bereich des Lichts leuchten. Durch den
Vergleich von Daten des Weltraumteleskops Fermi mit einer
Himmelsdurchmusterung wurde nun eine Population von Protosternen entdeckt, die
auch Gammastrahlen aussendet.
Das Objekt IRAS 13481-6124 ist eines der Objekte, die mit
der Aussendung von Gammastrahlen in Verbindung gebracht
wurden.
Bild: ESO / Spitzer / NASA /
JPL / S. Kraus [Großansicht] |
Neue Sterne werden gebildet, wenn ein Teil einer Molekülwolke aus Gas und
Staub unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert. Solche noch im
Entstehen begriffenen Sterne nennt man "Protosterne". Während dieser
Entstehungsphase interagiert die auf ihn herabfallende Materie mit intensiven
Magnetfeldern, die einen Teil der Materie in Form von Jets, die
Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Sekunde erreichen können, in
den Weltraum ausstoßen. Lange Zeit wurden Protosternsysteme vor allem als
thermische Quellen verstanden, deren Emissionen von Wärmestrahlung dominiert
wurden. Es gab jedoch Hinweise darauf, dass möglicherweise auch etwas Extremeres
vor sich geht.
Eine vom Institut für Astrophysik Andalusiens (IAA-CSIC) in Zusammenarbeit
mit DESY durchgeführte Studie bestätigt nun diese Hinweise: Sie hat die Existenz
einer neuen Population von sich bildenden Sternen aufgedeckt, deren Materiejets
in der Lage sind, Protonen wirkungsvoll zu beschleunigen und Gammastrahlen zu
erzeugen – die energiereichste Form von Licht im Universum. Diese Population
wird als "Gamma-Loud-Protostars" (gamma-intensive Protosterne) bezeichnet. "Wir
haben nicht nur die Bedeutung und die Auswirkungen dieser Materiejets auf ihre
Umgebung bestätigt, sondern konnten auch die Energie der nachgewiesenen
Gammastrahlen mit der Leistung ihrer emittierenden Quelle in Verbindung
bringen", erklärt Javier Méndez Gallego, Leiter der Studie und Forscher am
IAA-CSIC. Diese Forschung schließt eine wichtige Lücke im Verständnis der
Sternentstehung und ergänzt die Liste der Eigenschaften von Protosternen um
nicht-thermische Prozesse.
Für diese Ergebnisse verglich das Forschungsteam den mit dem
Fermi-Weltraumteleskop erstellten, umfassendsten Katalog unsortierter
Gammastrahlenquellen mit den Positionen junger stellaren Objekte aus dem "Red
MSX Source Survey". Die Analyse ergab 33 wahrscheinliche Zusammenhänge zwischen
den beiden Objekttypen, sodass erstmals eine Population von Gammastrahlen
emittierenden Protosternen identifiziert werden konnte. Gammastrahlen sind die
energiereichste Form elektromagnetischer Strahlung und stehen oft im
Zusammenhang mit einigen der extremsten Phänomene im Universum, beispielsweise
Supernova-Explosionen und aktive Schwarze Löcher. Ihr Nachweis ist besonders
wichtig, da sie es Forschenden ermöglichen, Teilchenbeschleunigungsprozesse
nachzuverfolgen, die sonst nur schwer zu beobachten wären. Sie dienen somit als
Fingerabdruck der Mechanismen, die für die Beschleunigung kosmischer Strahlung
verantwortlich sind.
"Gammastrahlen öffnen ein Beobachtungsfenster in das nicht-thermische
Universum, in dem extreme astronomische Quellen wie Schwarze Löcher und Pulsare
als natürliche Teilchenbeschleuniger wirken. Diese Teilchen bewegen sich mit
nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum und interagieren mit ihrer
Umgebung und verursachen dabei erhebliche energetische und chemische
Veränderungen“, erklärt Emma de Oña Wilhelmi, Forscherin bei DESY und Mitautorin
der Studie.
Der Ursprung dieser Teilchen, bei denen es sich hauptsächlich um Protonen
handelt, bleibt eines der großen Rätsel der Astrophysik. Die Ergebnisse zeigen
zudem einen Zusammenhang zwischen der Energie der nachgewiesenen Gammastrahlen
und der Leistung der von den Protosternen ausgestoßenen Jets. "Dieser
Zusammenhang hat es uns ermöglicht, die Gammastrahlung direkt mit der
Jet-Aktivität in Verbindung zu bringen und zu bestätigen, dass diese Objekte als
effiziente Protonenbeschleuniger fungieren", sagt Rubén López-Coto, Forscher am
IAA-CSIC und Zweitautor der Veröffentlichung.
Das Forschungsteam geht davon aus, dass diese Beschleunigung stattfindet,
wenn die von den Protosternen ausgestoßenen Jets mit dem umgebenden Gas
kollidieren. Diese Zusammenstöße wirken wie natürliche Beschleuniger, die
Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit bringen und so die beobachtete
Gammastrahlung erzeugen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Protosterne ein
neues natürliches Labor für die Erforschung der Beschleunigung kosmischer
Strahlung sind. Durch zukünftige Beobachtungen werden wir die Physik hinter
dieser Strahlung besser verstehen können", fasst Javier Méndez Gallego zusammen.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in
Nature Astronomy erschienen ist.
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