06.04.2011

Die Entstehungsregion stellarer Jets

Die Materiestrahlen des jungen Sterns HH34 IRS sind symmetrisch, aber zeitlich gegeneinander verschoben.

Die Materiestrahlen des jungen Sterns HH34 IRS sind symmetrisch, aber zeitlich gegeneinander verschoben.

Materiestrahlen – so genannte Jets – sind typische Begleiterscheinungen der Sternentstehung. Beobachtungen mit dem amerikanischen Spitzer Space Telescope zeigen nun, dass die Regionen, in denen solche Jets entstehen, offenbar erheblich kleiner sind als bislang gedacht. So bilden sich die Materiestrahlen des jungen Protosterns HH 34 IRS in einem Gebiet, das kleiner als 2,8 Astronomische Einheiten ist.

„Die Region, wo die Erde sich heute befindet, war einst sehr unruhig - Gas und Staub wurde aus der protoplanetarischen Scheibe um die junge Sonne herausgeschleudert“, erklärt der an den Beobachtungen beteiligte Astronom Alex Raga von der Universidad Nacional Autónoma de Mexico. „Die Entstehung von Planeten wie der Erde hängt deshalb davon ab, wann dieses Phänomen endet.“ Es sei daher von großem Interesse, die Entstehungsregionen stellarer Jets zu untersuchen.

Bei der Entstehung eines Sterns aus einer kollabierenden Gaswolke bildet sich eine rotierende Scheibe, aus der weiter Materie auf den jungen Protostern herabströmt. Ein Teil des einfallenden Gases wird jedoch durch Magnetfelder gebündelt in engen Strahlen senkrecht zur Scheibenebene ins All geschleudert. Dort, wo diese Jets mit Gaswolken in der Umgebung kollidieren, entstehen kurzlebige Emissionsnebel, so genannte Herbig-Haro-Objekte.

So auch bei dem 1360 Lichtjahre entfernten Protostern HH 34 IRS. Doch während hier einer der beiden Jets bereits seit Jahren intensiv beobachtet werden konnte, liegt der zweite hinter einer Dunkelwolke versteckt. Der gut beobachtbare südliche Materiestrahl zeigt eine Reihe von „Knoten“, helle Bereiche höherer Dichte, die mit einer Geschwindigkeit von 150 km/s nach außen wandern. Vor zwei Jahren lieferten spektroskopische Untersuchungen im Infrarotbereich erstmals Hinweise darauf, dass auch der nördliche Jet solche Knoten besitzt.

Abb.: Die Umgebung des jungen Protosterns HH 34 IRS: Links eine Aufnahme des Very Large Telescopes der ESO im sichtbaren Licht, rechts eine Infrarot-Aufnahme des Spitzer Space Telescopes. Im sichtbaren Licht ist nur einer der Jets sichtbar, während im Infrarot-Bereich beide Jets zu erkennen sind. (Bild: ESO/Nasa/Esa/JPL/Caltech)

Raga und seine Kollegen konnten nun mit dem Infrarot-Satellitenobservatorium Spitzer erstmals die Knoten im nördlichen Jet abbilden und vermessen. Dabei zeigte sich, dass die Knoten in beiden Jets zwar symmetrisch zueinander liegen, aber zeitlich gegeneinander verschoben sind. Diese zeitliche Verschiebung nimmt mit zunehmender Entfernung von dem Stern zu. Symmetrische Jets sind bereits von anderen jungen Sternen bekannt, aber eine solche zeitliche Verschiebung wurde bislang nicht beobachtet.

Die Forscher haben ein einfaches ballistisches Modell aufgestellt, um den Unterschied zwischen den beiden Materiestrahlen zu beschreiben. Die beste Anpassung an die Beobachtungen erreichen Raga und seine Kollegen, wenn sie annehmen, dass die Knoten mit einer zeitlichen Differenz von 4,5 Jahren und einer Geschwindigkeitsdifferenz von etwa 6 km/s ausgestoßen wurden.

Daraus wiederum ergibt sich ein maximaler Radius von 1,4 Astronomischen Einheiten – eine Astronomische Einheit ist der mittlere Abstand der Erde von der Sonne – für die Region, in der die Jets und damit auch die Knoten entstehen. Frühere Beobachtungen beispielsweise mit dem Very Large Array hatten eine Obergrenze von etwa 50 Astronomischen Einheiten für die Entstehungsregion der Jets geliefert. Raga und seine Kollegen weisen darauf hin, dass Abweichungen von dem einfachen ballistischen Modell sogar noch kleinere Werte für den Radius der Region liefern. Weitere Beobachtungen sollen nun zeigen, ob die zeitliche Verschiebung zwischen stellaren Jets ein generelles Phänomen bei Protosternen ist.

Rainer Kayser

 

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