Schockierende Nachricht über Staubkörner

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Sternentstehungsregion in einem Falschfarben-Infrarotbild. Die zahlreichen, ausgedehnten grünlichen Filamente sind meist Zeichen für durch Schockwellen angeregtes Gas, die durch Jets junger Sterne in dem Nebel erzeugt werden. Neue Ergebnisse zeigen, daß sich vergleichbar rasch bewegende Schockwellen Wasser (und die meisten andern Moleküle) verdampfen können, daß auf den Oberflächen von Staubkörnern in diesen Regionen ausgefroren sind. NASA Spitzer Space Telescope

Die allgegenwärtigen Wolken aus Gas und Staub, die man zwischen Sternen findet, liefern das Ausgangsmaterial für neue Sterne und Planeten. Diese Wolken sind darüber hinaus dynamische Produktionsstätten, die viele komplexe Moleküle dank ihrer an stellarer Strahlung, dichtem Gas und Staubkörnern reichen Umwelt erzeugen. Die Körner (die meisten sind Silikate, analog zu Sand) wirken als kleine chemische Laboratorien. Atome und Moleküle aus dem Gas lagern sich an ihren Oberflächen an und reagieren dann miteinander, um komplexere Moleküle zu bilden. Wasser, eine besonders häufige Substanz, neigt auf den Kornoberflächen zur Bildung einer Eisschicht.

Eine Reihe ungeklärter Fragen der modernen Astrochemie berühren die Abläufe, die es neu ent-standenen Molekülen ermöglicht, die eisigen Körnchen zu verlassen und zurück in das Gas zu gelangen, in dem sie sich verteilen, strahlen und mittels Millimeter-Teleskopen gemessen werden können. Ein Verständnis dieser Vorgänge würde den Forschern auch helfen, die physikalischen Bedingungen der Örtlichkeiten besser zu beschreiben, wo die Moleküle entdeckt werden.

Neue Sterne haben eine komplexe Umgebung, zu der zirkumstellare Scheiben und spektakuläre Materieabströmungen in Form von gebündelten Jets zählen. Die Jets stören diese Umwelt und wo sie mit dem umgebenden interstellaren Medium zusammenprallen, rufen sie Schockwellen hervor. Die Astronomen wissen schon lange, daß diese Schockwellen, die sich mit vergleichsweise geringen Geschwindigkeiten von etwa zehn Kilometer pro Sekunde (etwa 36.000 Kilometer pro Stunde) bewegen, Moleküle aus der Oberfläche der Körner herausschlagen und die Moleküle anregen können, Strahlung abzugeben. Eigentlich sind die Geschwindigkeiten von Schockwellen viel größer. Sie können dann die Körner auch zerbrechen und darum das Gas mit Siliziumoxid-Molekülen (SiO) impfen. Das seit langer Zeit bestehende Problem lag in dem Unvermögen, die Vorgänge beim Auftreffen der Schockwellen genau zu bestimmen.

Sven Van Loo vom CfA und vier Kollegen haben eine ganze Reihe an Berechnungen beendet, die zum ersten Mal in einer in sich widerspruchfreien Art und Weise beschreiben, wie Schockwellen Körner zerbrechen und dies scheint mit Beobachtungen von Gashäufigkeiten in vielen Regionen übereinzustimmen. Die Wissenschaftler stellen fest, daß bei Geschwindigkeiten von 20-25 km/s die Kornoberflächen vollständig verdampfen und dies führt sämtliches Eis als Wasserdampf in das Gas zurück. Wenn dann die Oberfläche vollständig abgetragen ist, beginnen die Körner SiO an das Gas abzugeben. Mit Millimeter-Teleskopen habt man entdeckt, daß Strahlung von SiO ein allgegenwärtiges Signal im Gas um junge Sterne ist. Die neue Arbeit wird Forschern helfen, die Arten an Schockwellen zu bestimmen, die in diesen Gebieten vorkommen und im Gegenzug Licht auf die Jets und jungen Sterne werfen, die die Schockwellen hervorrufen.

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