Staub, im Wind treibend

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine optische Aufnahme des Kugelsternhaufens 47 Tucanae. Astronomen haben viele Sterne in diesem Haufen untersucht, um mehr darüber zu lernen, wie Staub in den Winden seiner älteren Sterne erzeugt wird. South African Astronomical Observatory

 

Der interstellare Raum enthält gewaltige Mengen an Staub, der unseren Blick beeinträchtigt, doch gleichzeitig hilft er dabei, die chemischen Reaktionen zu katalysieren, die atomare Gase in komplexe Moleküle umwandeln. Der meiste Staub entsteht in den Winden älterer Sterne (die AGB-Sterne = asymptotic giant branch stars = Sterne des asymptotischen Riesenasts), welche die Phase des Wasserstoffbrennens in ihrem Dasein beendet haben. Die Sonne jedoch befindet sich immer noch auf der Hauptreihe. Die Astronomen vermuten, daß der Prozeß der Staubbildung ziemlich weit verbreitet und darüber hinaus für den Staub verantwortlich ist, den man im frühen Universum zu sehen bekommt. Obwohl die Staubproduktion wichtig ist, ist es ein Rätsel, wie Staub eigentlich genau entsteht.

Zahlreiche Faktoren erschweren die Bemühungen der Forscher. So ist es schwierig, die Winde genau genug zu messen, die in vielen lichtschwachen Sternen Staub erzeugen. Es ist schwer, die Eigenschaften der Staubkörner, wie Größe, Dichte, Form oder Zusammensetzung, zu ermitteln. Nicht zuletzt weiß niemand, inwiefern sich die Staubproduktion zwischen AGB-Sternen unterschiedlicher Massen oder Entwicklungsstadien ändert oder welche genaue Rolle der Strahlungsdruck beim Antreiben der Winde spielt.

Um diese und andere Fragen zu klären, hat eine aus fünfzehn Astronomen bestehende Gruppe den Kugelsternhaufen 47 Tucanae genauer untersucht; er ist eine massereiche Ansammlung aus Millionen von Sternen in unserer Galaxis, der bei einer Untersuchung den Vorteil besitzt, daß sich all seine Sterne etwa zur selben Zeit gebildet haben und in nahezu der gleichen Entfernung zu uns liegen.

Die Gruppe beobachtete die Sterne des Clusters von sichtbaren bis zu infraroten Wellenlängen und verließ sich insbesondere auf Infrarotbeobachtungen mit dem Spitzer-Weltraum-Teleskop. Auf statistischem Weg modellierte das Team die Strahlung der Sterne, um deren Bandbreite an physikalischen Kenngrößen (zum Beispiel die Masse) zu ermitteln und um die Entwicklung des Systems nachzustellen. In den Astrophysical Journal Supplement Series vom April 2011 schreibt die Gruppe, daß die Entfernung zu dem Cluster 15.040 Lichtjahre (mit einer Unsicherheit von ungefähr 4%) und das Alter 12 Milliarden Jahre (mit einer Unsicherheit von 8%) beträgt. Was den Staub betrifft, schreiben sie, daß nahezu alle Sterne mit mehr als circa 2.000 Sonnenleuchtkräften Staubfabriken sind; die meisten Sterne mit der Hälfte dieser Leuchtkraft oder geringer erzeugen keinen Staub. Das Ergebnis klärt eine frühere Diskussion über die Staubproduktion in lichtschwächeren Sternen und hilft, die Massen und Eigenschaften der Sterne genauer zu bestimmen, die vorrangig für die Bildung von dem Staub verantwortlich sind, der in ihren Sternwinden davon driftet.

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