Sternentstehung in Höchstgeschwindigkeit

Gaswolken, in denen in der Cygnus-X-Region neue Sterne entstehen, sind aus einem dichten Kern aus molekularem Wasserstoff und einer atomaren Hülle zusammengesetzt. Diese Ensembles gehen miteinander dynamische Wechselwirkungen ein, um schnell neue Sterne zu bilden. Das ergaben neue Beobachtungen eines internationalen Teams. Bisher war nicht genau bekannt, wie dieser Prozess abläuft. Mit Hilfe von Beobachtungen von Spektrallinien des ionisierten Kohlenstoffs zeigten die Wissenschaftler, dass sich die Wolken dort in einigen Millionen Jahren bilden, was für astronomische Verhältnisse ein schneller Vorgang ist. Die neuen Erkenntnisse stehen im Gegensatz zu der bisherigen Lehrmeinung, dass dieser Prozess der Sternentstehung quasistatisch und sehr langsam abläuft. Die nun beobachtete Form der dynamischen Entstehung würde auch die Bildung von besonders massereichen Sternen erklären.

Durch den Vergleich der Verteilung von ionisiertem Kohlenstoff, molekularem Kohlenmonoxid und atomarem Wasserstoff fand das Team heraus, dass die Hüllen von interstellaren Gaswolken aus Wasserstoff bestehen und mit bis zu zwanzig Kilometer pro Sekunde miteinander kollidieren. „Durch diese hohe Geschwindigkeit wird das Gas zu dichteren molekularen Gebieten komprimiert, in denen sich neue, hauptsächlich massereiche Sterne bilden. Wir brauchten die CII-Beobachtungen, um dieses ansonsten dunkle Gas zu detektieren“, sagt Nicola Schneider von der Uni Köln. Die Beobachtungen zeigen das erste Mal die schwache CII-Strahlung aus den Randgebieten der Wolken, die man bisher nicht beobachten konnte. Die Analysen erfolgten im Rahmen des FEEDBACK-Programms der fliegenden Sternwarte SOFIA. Nur mit SOFIA und dessen empfindlichen Instrumenten konnte diese Strahlung auffangen.

Auch wenn SOFIA nicht mehr fliegt, sind die bisher gemessenen Daten von großer Bedeutung für die astronomische Grundlagenforschung, weil es kein Instrument mehr gibt, das in diesem Wellenlängenbereich – typischerweise 60 bis 200 Mikrometer – ausgedehnte Kartierungen anfertigt. Das jetzt aktive James Webb-Weltraumteleskop beobachtet im Infrarotbereich bei kürzeren Wellenlängen und konzentriert sich auf räumlich kleine Gebiete. Daher dauert die Analyse der bisher gesammelten SOFIA-Daten an und liefert weiterhin wichtige Erkenntnisse – auch zu anderen Sternentstehungsregionen.

„In der Liste der FEEDBACK-Quellen befinden sich weitere Gaswolken in unterschiedlichen Entwicklungsstadien, in denen wir jetzt die schwache CII-Strahlung in den Randgebieten der Wolken suchen, um ähnliche Wechselwirkungen wie in der Cygnus-X-Region aufzuspüren“, so Schneider.

U. Köln / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  N. Schneider et al.: Ionized carbon as a tracer of the assembly of interstellar clouds, Nat. Astron., online 16. Februar 2023; DOI: 10.1038/s41550-023-01901-5
• Institut für Astrophysik, Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät, Universität zu Köln
• The SOFIA Legacy Program FEEDBACK, Universities Space Research Association, USA