Die physikalischen Eigenschaften dichter Molekülwolken

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Aufnahme im nahen Infrarot der massereichen Sternentstehungsregion W51. Eine neue Durchmusterung kleiner, dichter Molekülwolken in der Ebene der Milchstraße, darunter W51, untersucht die statistischen Eigenschaften der dichten Kerne, welche die Geburtswolken massereicher neuer Sterne bilden. 2MASS / IPAC

Kleine, dichte interstellare Wolken aus Gas und Staub mit Hunderten bis Tausenden Sonnenmassen an Material hat man im Verdacht, Vorläufer von Sternen und Sternhaufen zu sein. Diese sogenannten Kerne mit Gasdichten um tausend Moleküle pro Kubikzentimeter (ein typischer interstellarer Wert liegt bei weniger als einem Molekül pro Kubikzentimeter) sind zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt geworden, um den Vorgang der Bildung massereicher Sterne zu verstehen. Eine Serie großräumiger Durchmusterungen der galaktischen Ebene hat unlängst zehntausende dieser Kerne mit Infrarot- und Submillimeter-Teleskopen entdeckt, die auf die Strahlung des Staubs in den Kernen ansprechen; das im fernen Infrarot empfindliche Herschel-Weltraum-Teleskop ist besonders wichtig gewesen. Eine genaue Zählung dieser dichten Wolkenstrukturen, ihre Temperaturen, Massen und Umweltbedingungen können helfen, die anfangs gegebenen Bedingungen der Sternentstehung und Theorien der späteren Galaxienentwicklung einzuschränken. Dennoch hat sich bisher kein stimmiges Bild ergeben, teilweise, weil die Untersuchungen auf Einzelfällen beruhten, die oft durch örtliche Effekte beeinflußt sind.

Zehn Astronomen, darunter Cara Battersby vom CfA, berichten jetzt von den Eigenschaften einer großen Stichprobe an dichten Kernen – 1710 Objekte – die in einer Durchmusterung entdeckt und/oder bei Millimeter-Wellenlängen untersucht wurden. Die Durchmusterung erfasste etwa die Hälfte der Ebene unserer Milchstraße auf der Suche nach diesen dichten Klumpen. Um die Parameter eines jeden Kerns genau zu bestimmen, muß seine Entfernung bekannt sein. Auch wenn sie alle in Richtung der galaktischen Ebene zu sehen sind, könnten einige dicht bei der Sonne, andere 25.000 Lichtjahre (die Entfernung zum galaktischen Zentrum) oder sogar noch weiter entfernt liegen. Das Team schätzte die Entfernung zu jedem Objekt ab und benutzte dazu eine statistische Wahrscheinlichkeitsmethode, die Daten der von diesen Quellen gemessenen Geschwindigkeiten einbezog.

Die Astronomen erzielten eine Reihe von wichtigen Folgerungen. Sie entdeckten, daß die Werte für die Massen der Kerne mit niedriger Masse zufällig verteilt sind; dies deutet darauf hin, daß ihre Entstehung von Zufallsprozessen beherrscht wird. Dagegen bilden sich massereiche Kerne (mehr als etwa tausend Sonnenmassen an Material) eher in Prozessen, die vermehrt massereiche Ergebnisse begünstigen; die Einzelheiten beschränken diese Vorgänge noch weiter. Sie berichten zudem, daß ungefähr fünf Prozent der Masse des interstellaren Gases in den dichten Kernen gefunden werden und daß sie sehr gleichmäßig senkrecht zur Ebene der Galaxis (die ungefähr 100 Lichtjahre dick ist) verteilt sind und nicht bevorzugt in der Mitte der Ebene liegen.

Literatur:
„The Bolocam Galactic Plane Survey. XIII. Physical Properties and Mass Functions of Dense Molecular Cloud Structures“
Timothy P. Ellsworth-Bowers, Jason Glenn, Allyssa Riley, Erik Rosolowsky, Adam Ginsburg, Neal J. Evans II, John Bally, Cara Battersby, Yancy L. Shirley, and Manuel Merello
The Astrophysical Journal, 805:157 (29pp), 2015 June 1