Den Bestand an Sternen in jungen Haufen enträtseln (Originalartikel vom 10.08.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Eine Region einer in Gruppen auftretenden Sternentstehung. Das linke Bild zeigt eine Infrarot-Aufnahme des Haufens in hoher räumlicher Auflösung; drei junge Sterne sind in den farbigen Kreisen auszumachen, der weiße Kreis zeigt das Hauptaugenmerk der Suche an. Das rechte Bild zeigt den gleichen Haufen bei längeren Wellenlängen mit einem anderen Instrument. Die drei Sterne überlagern sich. Eine neue Technik bestimmt den wahrscheinlichsten Beitrag von jedem der Sterne zu dieser und anderen langwelligen Aufnahmen und benutzt diese Beiträge, um die Eigenschaften der Sterne abzuleiten. Martinez-Galarza et al 2018

 

Ungefähr 25 Prozent der jungen Sterne in unserer Galaxis entstehen in einer Umgebung, in der Sterne sich in Gruppen bilden und sind in solch einem Cluster oft dicht genug beieinander, um die Art und Weise zu beeinflussen, wie sie Gas akkretieren und wachsen. Astronomen, die die Einzelheiten der Sternentstehung zu verstehen suchen, beispielsweise die relative Häufigkeit von massereichen zu massearmen Sternen, müssen solch komplexe, Gruppen bildenden Effekte in Betracht ziehen. Die Messung der in einem Cluster tatsächlich vorkommenden Sterne ist jedoch nicht einfach, denn junge Sterne sind in verdunkelnde Wolken des ursprünglichen Materials eingebettet. Allerdings kann infrarote Strahlung entkommen und Astronomen erforschen diese Wolken bei infraroten Wellenlängen mittels der Form der spektralen Energieverteilung (engl. spectral energy distribution, kurz SED – die relative Strahlungsmenge, die bei verschiedenen Wellenlängen abgegeben wird), um die Natur des jungen Sterns festzustellen: seine Masse, sein Alter, seine Akkretionsaktivität, eine sich entwickelnde Scheibe und ähnliche Eigenschaften. Ein großes Problem liegt darin, daß die verschiedenen Teleskope und Instrumente, die zum Messen einer SED eingesetzt werden, große und unterschiedlich messende Auffangflächen haben, die viele Objekte in einem Sternhaufen erfassen. Im Ergebnis ist jeder Punkt in einer SED eine verwirrende Mischung von Strahlung aller erfassten Sterne, wobei Datenpunkte der längsten Wellenlängen eine räumliche Region abdecken können, die vielleicht zehnmal größer ist als bei den Punkten für die kürzesten Wellenlängen.

Die CfA-Astronomen Rafael Martinez-Galarza und Howard Smith haben mit ihren Kollegen Pavlos Protopapas und Esteban Morales eine neue statistische Auswertetechnik entwickelt, um das Problem vielschichtiger SEDs für Umgebungen anzugehen, in denen sich Sterne in Gruppen bilden. Unter Zuhilfenahme der besten räumlich aufgelösten Bilder für jede Region identifiziert das Team die unterscheidbaren Sterne (zumindest all die in dem Haufen) und deren Strahlung bei infraroten Wellenlängen. Sie verbinden einen Bayes’schen Statistikansatz mit einem großen Satz an modellierten SEDs für junge Sterne, um für jede einzelne SED die wahrscheinlichste Fortführung der Daten in den verwirrenden, längerwelligen Bereich zu ermitteln und dies führt zur Bestimmung des wahrscheinlichsten Werts für Masse, Alter und Umgebungsparameter für jeden Stern. Die sich daraus ergebende, zusammengefasste SED ist nicht einzigartig, aber die wahrscheinlichste Lösung.

Die Astronomen wenden ihre Methode auf siebzig junge, stellare Haufen geringer Masse an, die von der Infrared Array Camera des Spitzer-Weltraum-Teleskops beobachtet wurden und leiten die physikalischen Eigenschaften der Haufen ab. Ihre Resultate stehen in ausgezeichneter Übereinstimmung mit den allgemeinen Erwartungen für die Verteilung von Sternmassen. Sie finden auch einige unerwartete, noch vorläufige Ergebnisse, darunter eine Beziehung zwischen der Gesamtmasse des Haufens und der Masse seines größten stellaren Mitglieds. Das Team plant, die Wellenlängenbereiche, die in ihre SED-Untersuchung eingeflossen sind, auszudehnen und die Zahl der untersuchten Haufen zu erhöhen.

Literatur:
„Unraveling the Spectral Energy Distributions of Clustered YSOs“
J. Rafael Martinez-Galarza, Pavlos Protopapas, Howard A. Smith, and Esteban F. E. Morales
The Astrophysical Journal (in press) 2018

oder

arXiv1803.10779v1 [astro-ph.SR] 28 Mar 2018