29.07.2020

Futter für junge Sterne

Materialfluss vom äußeren Bereich einer dichten Gaswolke in die Nähe eines jungen Sternpaares.

Erstmalig haben Astronomen ein „Förderband“ beobachtet, das Material vom äußeren Bereich einer dichten Gaswolke in die Nähe eines jungen Sternpaares trans­portiert. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extra­terrestrische Physik (MPE) und dem französischen Institute de Radio­astronomie Millimétrique (IRAM) fanden heraus, das die Gasbewegungen im Förderband dem gravitativen Einfluß des Kerns um das Proto­sternpaar folgen. Das Band befördert eine große Menge an Gas, das auch von der Mutterwolke frisch produzierte Moleküle enthält, direkt zu den jungen Protosternen. Dieses Ergebnis ist ein eindrucksvoller Nachweis, dass die weitere Umgebung um junge Protosterne eine wichtige Rolle bei der Bildung und Entwicklung von stellaren Scheiben spielt.

Abb.: Mit hoch­aufösenden Teleskopen können junge...
Abb.: Mit hoch­aufösenden Teleskopen können junge Stern­entstehungs­gebiete in der Perseus Molekülwolke in einer Entfernung von ungefähr 1000 Lichtjahren im Detail beobachtet werden. (Bild: MPE)

Bei der Stern­entstehung bildet sich innerhalb einer viel größeren und luftigen Molekülwolke ein dichter, kalter Kern – die Hülle um den zukünftigen Stern. Material von der Mutterwolke fließt ins Zentrum dieses Kerns, wo das Material noch dichter wird und eine Scheibe ausbildet, welche die jungen Protosterne im Zentrum der Scheibe füttert. Erstmalig wurde nun in der Perseus Molekülwolke ein leuchtendes Band beobachtet, welches den Außen­bereich der Hülle mit der inneren Region verbindet, wo sich die Scheibe bildet. Dadurch ist die Mutterwolke in der Lage, die proto­stellare Scheibe mit weiterem Material zu versorgen, das für das Wachstum der jungen Protosterne und ihre proto­planetaren Scheiben benötigt wird.

“Numerische Simulationen der Scheiben­entstehung betrachten zumeist einzelne Protosterne”, erklärt Jaime Pineda. “Unsere Beobachtung geht einen Schritt weiter und untersucht ein Förderband, das chemisch frisches Material aus großer Entfernung in die Nähe der proto­stellaren Scheibe trans­portiert.” Die Astronomen verwendeten das Northern Extended Milli­meter Array (NOEMA) um das proto­stellare Doppelsystem Per-emb-2 (IRAS 03293_3039) zu untersuchen. In vergangenen Beobachtungen zeigte das Doppelstern­system Variabilität, was es zu einem interes­santen Objekt für Folge­beobachtungen machte.

Die Beobachtung mehrerer Moleküle erlaubte dem Team die Messung der Gasbewegung und die Entdeckung des Material­flusses entlang des Förderbandes. Dieser reicht vom Außenbereich der Hülle in einer Entfernung von etwa 10.500 astro­nomischen Einheiten bis hin zur Scheibe. Sowohl die Lage als auch die Gasge­schwindigkeit werden gut von einem theoretischen Modell reproduziert, in dem sich Material im freien Fall befindet. Dies belegt, dass die Dynamik des Förder­bandes vom dichten Zentrum des Systems kontrolliert wird. „Es passiert nicht oft, dass Theorie und Beobachtung so gut zusammenpassen. Wir waren begeistert diese Bestätigung zu sehen“, sagt Dominique Segura-Cox. Abschätzungen zufolge trans­portierte das Band 0,1 bis 1,0 Sonnenmassen in das Innere des Kerns. Dies ist ein signi­fikanter Teil der Gesamtmasse des dichten Kerns aus etwa drei Sonnen­massen.

„Das Förderband muss innerhalb kürzester Zeit chemisch frisches Material zum Zentrum trans­portieren“, fügt Pineda hinzu. „Der klare Nachweis eines so großen, sich fast im freien Fall befindlichen Gas­vorrates ist beachtlich.“ Dies zeigt, dass neues Material die Morphologie und Gasbewegung in dem jungen stellaren System beeinflussen könnte. „Die chemische Zusammen­setzung der sich entwickelnden proto­planetaren Scheibe wird ebenfalls von diesem neuen Phänomen beeinflusst“, folgert Paola Caselli. „Das Molekül, mit dem wir das Förderband entdecken konnten, hat drei Kohlen­stoffatome (HCCCN). Diese sind nun verfügbar um die organische Chemie auf dem Weg zu vor-biotischen Komponenten im Laufe der Planeten­entstehung zu bereichern.“ Dieser neue Weg Material in das Zentrum zu trans­portieren hat wichtige Auswirkungen auf die Art und Weise wie junge Scheiben entstehen und wachsen. Jedoch bleibt unklar, wie oft und lange dieser Prozess während der Entwicklung junger Stern­systeme eintreten kann, mehr Beobach­tungen von jungen Protosternen sind daher nötig.

MPE / JOL

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