01.12.2023

Erstmals Scheibe um Stern in einer fernen Galaxie entdeckt

Massereicher junger Stern wächst und nimmt Materie aus seiner Umgebung auf.

Astronominnen und Astronomen haben eine Scheibe um einen jungen Stern in der Großen Magellanschen Wolke beobachtet. Zum ersten Mal wurde eine solche Scheibe außerhalb unserer Galaxie gefunden, die mit denjenigen identisch ist, die in unserer eigenen Milchstraße Planeten bilden. Die neuen Beobachtungen zeigen einen massereichen jungen Stern, der wächst, Materie aus seiner Umgebung aufnimmt und eine rotierende Scheibe entwickelt. Die Entdeckung wurde mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile gemacht, an dem die Europäische Südsternwarte Eso beteiligt ist.

Abb.: Illustration der Scheibe und des Jets im jungen Sternsystem HH 1177.
Abb.: Illustration der Scheibe und des Jets im jungen Sternsystem HH 1177.
Quelle: M. Kornmesser, ESO

„Als ich zum ersten Mal Beweise für eine rotierende Struktur in den Alma-Daten sah, konnte ich nicht glauben, dass wir die erste extra­galaktische Akkretions­scheibe entdeckt hatten. Das war ein besonderer Moment“, sagt Anna McLeod von der Durham University. „Wir wissen, dass die Scheiben für die Bildung von Sternen und Planeten in unserer Galaxie von entscheidender Bedeutung sind, und hier sehen wir zum ersten Mal einen direkten Beweis dafür in einer anderen Galaxie.“

Die Studie schließt sich an Beobachtungen mit dem Instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am Very Large Telescope (VLT) der Eso an, das einen Jet von einem sich bildenden Stern – das System wurde HH 1177 genannt – tief in einer Gaswolke in der Großen Magellanschen Wolke entdeckte. „Wir entdeckten einen Jet, der von diesem jungen massereichen Stern ausgeht. Seine Existenz ist ein Anzeichen für eine anhaltende Scheiben­akkretion“, sagt McLeod. Zur Bestätigung, dass eine solche Scheibe tatsächlich vorliegt, musste das Team jedoch die Bewegung des dichten Gases um den Stern messen.

Wenn Materie in Richtung eines wachsenden Sterns gezogen wird, kann sie nicht direkt auf den Stern fallen; stattdessen flacht sie sich zu einer rotierenden Scheibe um den Stern ab. In der Nähe des Zentrums rotiert die Scheibe schneller, und dieser Geschwindigkeits­unterschied ist für Astronomen der Beweis, dass eine Akkretions­scheibe vorhanden ist. Die detaillierten Frequenz­messungen mit Alma ermöglichten es, die charakteristische Drehung einer Scheibe zu erkennen und bestätigten die Entdeckung der ersten Scheibe um einen extragalaktischen jungen Stern.

„Das weist darauf hin, dass Sterne in anderen Galaxien ähnlich entstehen wie bei uns“, sagt Rolf Kuiper von der Universität Duisburg-Essen. Der Haupt­unterschied besteht darin, dass das System aus Stern, Jet und Scheibe in diesem Fall optisch sichtbar ist und nicht, wie bei einem jungen massereichen Stern zu erwarten, tief in ihrer Ursprungs­wolke eingebettet ist. Die Erklärung: Die Umgebung ist anders als unsere, es gibt weniger schwere Elemente und weniger Staub. „Das hilft uns, noch besser zu verstehen, wie Sterne und Planeten entstehen“, sagt Kuiper.

Massereiche Sterne bilden sich viel schneller und haben eine viel kürzere Lebensdauer als massearme Sterne wie unsere Sonne. In unserer Galaxie sind diese massereichen Sterne bekanntermaßen schwer zu beobachten und werden oft von dem staubigen Material verdeckt, aus dem sie sich zu dem Zeitpunkt bilden, zu dem sich eine Scheibe um sie herum formt. In der Großen Magellanschen Wolke, einer 160.000 Lichtjahre entfernten Galaxie, unterscheidet sich das Material, aus dem neue Sterne geboren werden, jedoch grundlegend von dem in der Milchstraße. Dank des geringeren Staubanteils ist HH 1177 nicht mehr in seinen Geburtskokon gehüllt und bietet den Forschenden einen ungehinderten, wenn auch weit entfernten Blick auf die Entstehung von Sternen und Planeten.

MPIA / UDE / JOL

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