Drei Sternhaufen – ein Ursprung?

Wenn am dunklen Nachthimmel die Sterne funkeln, sind mit bloßem Auge nebeneinander das Siebengestirn (die Plejaden) und die Hyaden zu sehen. Nah daneben liegt auch der zentrale „Stern“ des Schwerts im Orion. Allerdings ist es vielmehr der Orion-Nebelhaufen – und damit der dritte Sternhaufen im Bunde. Die Mitglieder des Trios sind aber ganz unterschiedlich alt und unterschiedlich weit weg. Der Orionnebelhaufen (ONC), mit einem Alter von 2,5 Millionen Jahren und etwa 1.350 Lichtjahren Entfernung, ist eine der jüngsten und aktivsten Sternentstehungsregionen in der Milchstraße. Er enthält Tausende von jungen Sternen, die noch von den Überresten der Gaswolke umgeben sind, aus der sie entstanden sind. Im Gegensatz dazu sind die Plejaden, auch Sieben Schwestern genannt, etwa 100 Millionen Jahre alt und viel weiter verstreut, während die Hyaden mit etwa 700 Millionen Jahren noch weiter ausgedehnt sind und weniger Sterne enthalten.

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„Unsere hochpräzisen stellardynamischen Berechnungen zeigen nun, dass alle drei Sternhaufen von ein und demselben Vorgänger-Modell stammen“, sagt Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn, einer der Beteiligten. Orionnebel, Plejaden und Hyaden ähneln drei unterschiedlichen Fotos von ein und derselben Person. Die drei Bilder zeigen dieses Geschöpf in verschiedenem Alter: als Baby, Jugendlicher und als Greis.

Ein bisschen wirkt es, als ob immer die gleichen Menschen geboren werden. „Daraus lernen wir, dass es anscheinend einen bevorzugte Entstehungsmodus offener Sternhaufen zu geben scheint“, sagt Kroupa, der auch Mitglied in den Transdisziplinären Forschungsbereichen „Modelling“ und „Matter“ an der Universität Bonn ist. Bilden verschiedene Molekülwolken also sehr ähnliche Sternhaufen? „Es scheint eine bevorzugte physikalische Umgebung zu sein, aus der Sterne entstehen, welche sich in den Wolken herauskristallisiert“, sagt der Astrophysiker.

Wie kann sich ein junger, dichter Sternhaufen wie der Orion Nebelhaufen (ONC) über Hunderte von Millionen Jahren zu etwas entwickeln, das den Plejaden ähnelt – und schließlich zu den Hyaden reift? Dies haben die Wissenschaftler unter Leitung von Ghasem Safaei vom IASBS (Institute for Advanced Studies in Basic Sciences) in Zanjan (Iran) mit Hilfe leistungsfähiger Computersimulationen modelliert.

Anhand dieser Simulationen, die mit genauen Kraftberechnungen zwischen den Sternen durchgeführt wurden, konnten die Forscher den Lebenszyklus eines Sternhaufens von seiner frühen Entstehung in einer gasreichen Umgebung bis zu seiner allmählichen Ausdehnung und Alterung verfolgen, wenn er Gas und Sterne an seine Umgebung verliert. Die Ergebnisse stimmen gut mit den beobachteten Eigenschaften wie Größe, Masse und Struktur von Orion Nebelhaufen, Plejaden und Hyaden in den verschiedenen Phasen ihres Lebens überein.

Unter Verwendung von Anfangsbedingungen, die den aktuellen Beobachtungen junger Sternhaufen entsprechen, einschließlich kompakter Größe, hoher Massendichte und einer Fülle von Doppelsternen, simulierte das Team ihre Entwicklung über 800 Millionen Jahre. Laut Safaei zeigen die Ergebnisse, dass Haufen wie der Orionnebelhaufen bis zu 85 Prozent ihrer Sterne verlieren und trotzdem eine kohärente Struktur ähnlich den Hyaden beibehalten können, während sie auch ein Zwischenstadium durchlaufen, das den Plejaden ähnelt.

Akram Hasani Zonoozi, eine Mitautorin der Studie, fügt hinzu: „Diese Arbeit liefert ein tieferes Verständnis dafür, wie Sternhaufen entstehen und sich entwickeln, und verdeutlicht das empfindliche Gleichgewicht zwischen interner Dynamik und externen Kräften wie der Gravitationskraft der Milchstraße.“ Die Professorin kommt vom IASBS und forscht derzeit mit Unterstützung der Humboldt-Stiftung an der Universität Bonn. [U Bonn / dre]