17.05.2004

Staubscheibe füttert Sterngiganten

Die erste direkte Beobachtung der Geburt eines Sterngiganten zeigt, dass auch schwere Sterne sich bei der Entstehung Gas und Staub aus der Umgebung einverleiben.

Staubscheibe füttert Sterngiganten

Die erste direkte Beobachtung der Geburt eines Sterngiganten zeigt, dass auch schwere Sterne sich bei der Entstehung Gas und Staub aus der Umgebung einverleiben.

Bochum - Ein internationales Forscherteam um Rolf Chini vom Astronomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum wurde zum ersten Mal "Augenzeuge" der Geburt eines Sterngiganten. Mit ihrer direkten Beobachtung im Infrarotbereich wiesen sie nach, dass sich in der Entstehung befindliche massereiche Sterne trotz des enormen Strahlungsdrucks, der schon früh von ihnen ausgeht, Gas und Staub aus ihrer Umgebung einverleiben und so wachsen. Möglich ist das durch eine spezielle Geometrie der sie umgebenden Scheibe aus Gas und Staub. Über ihre Beobachtung berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.

Kleine Sterne schlucken Staub
Die Größe von Sternen im Weltall variiert vom Winzling bis zum Giganten: Die Masse eines Sterns kann vom 0,1- bis zum 100-fachen der Masse unserer Sonne betragen. Massearme Sterne - wie auch die Sonne - bilden sich durch die Zusammenballung von Wolken aus Gas und Staub. Der so genannte Protostern wächst auf diese Weise so lange, bis die Temperatur, die sich durch den Druck in seinem Inneren erhöht, ausreicht, um die Kernfusion zu zünden. Restliches Material aus der Staubwolke sammelt sich zu einer Scheibe um den Stern, aus der sich dann Planeten bilden können. Dieses Bild wurde in den letzten Jahren durch zahlreiche Beobachtungen für sonnenähnliche Sterne bestätigt.

Abb. 1: Die dunklen Bereiche oberhalb und unterhalb des hellen Mittelpunkts sind die Schatten der rotierende Scheibe aus Staub und Gas, die sich trichterförmig verjüngt. Die hellen Bereiche stammen von Gas, das senkrecht zur Scheibe ausgestoßen wird. (Quelle: RUB)

Große Sterne sprengen ihre Hülle
Strittig war jedoch bislang, wie sich große, massereiche Sterne bilden können. Theoretische Überlegungen ergaben, dass das anders funktionieren müsste als bei massearmen: Mit zunehmender Sternmasse, die einen größeren Druck und höhere Temperaturen in einer früheren Phase des Sternwachstums mit sich bringt, setzt die Kernfusion im Inneren des Sterns früher ein. Dadurch entsteht früh ein großer so genannter Strahlungsdruck, der von innen her auf den umgebenden Staub trifft und ihn auseinander treibt. "Der neue Stern sprengt so seine eigene Hülle, sodass kein Material mehr zur Oberfläche des Sterns gelangt und er eigentlich nicht mehr wachsen kann", erklärt Rolf Chini. Die Bildung von Sternen über zehn Sonnenmassen sollte daher nicht mehr möglich sein. Da es sie aber nachweislich gibt, behalfen sich die Astronomen mit verschiedenen Theorien. Als ein Ausweg wurde z. B. vorgeschlagen, dass massereiche Sterne vielleicht durch die Verschmelzung von Sternen geringerer Masse gebildet werden könnten.

Abb. 2: Im Omeganebel (M17), in dem sich viele neue Sterne bilden, gelang die Beobachtung. Der Sterngigant entsteht in der dunklen Wolke rechts unten im Bild, rechts des hellen Sterns. (Quelle: RUB)

Spezielle Geometrie der Staubscheibe hilft beim Wachsen
Wie es wirklich zu massereichen Sternen kommt, zeigten die Beobachtungen des Forscherteams mit einem modernen 8-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte auf dem Paranal in Chile im Infrarotbereich. Sie beobachteten, dass ein protostellares Objekt von etwa 20 Sonnenmassen von einer riesigen rotierenden Staubscheibe umgeben ist, deren spezielle Geometrie es erlaubt, ständig weiteres Material auf den Protostern zu transportieren: "Die Scheibe liegt um den Äquator des Protosterns und verjüngt sich trichterförmig von außen nach innen. Von der schmalen Seite der Scheibe aus fällt weiterhin Staub auf den Stern, etwa 30 Prozent davon gelangt bis zur Oberfläche und lässt den Stern weiter wachsen. Die restlichen 70 Prozent werden vom Strahlungsdruck ins All geschleudert," erläutert Rolf Chini. Die Staubscheibe ist über 200-mal größer als unser Sonnensystem und stellt ein Gasreservoir von wenigstens 100 Sonnenmassen dar - genügend Material, um den entstehenden Stern in einigen 1000 Jahren zu einem wahren Giganten anwachsen zu lassen.

Quelle: idw

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