Die Rolle von Magnetfeldern bei der Sternbildung

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine schematische Darstellung des Magnetfeldes und der Bewegungen, entdeckt in einem großen sternbildenden Haufen. Der Kern (graue Ellipse) ist eine abgeflachte, rotierende Wolke aus Gas und Staub (blauer und roter Pfeil zeigen die Richtung der Rotation an). Die Wolke zerfällt in neue Sterne (durch drei graue Kondensationskeime angedeutet) und ist durch ein Magnetfeld in Sanduhrform durchzogen („B-Feld“ in grünen Linien), das stark mit bipolaren Abströmungen, angedeutet durch die gelben Pfeile, verbunden ist. Qiu et al.

 

Massereiche Sterne neigen dazu, sich in Schwärmen zu bilden, wenn in Molekülwolken Gas und Staub kollabiert und unter dem Einfluß der Schwerkraft fragmentiert. Im klassischen Bild der Sternentstehung muß die Schwerkraft schließlich gegen den thermischen Druck ankämpfen, der sich in dem kollabierenden Kern entwickelt, da sich das Material aufheizt. Astronomen sind der Meinung, daß sie diese Schritte verstehen, doch umstritten ist die mögliche Rolle zweier weiterer physikalischer Prozesse: turbulente Bewegungen und Magnetfelder. Die eine Seite argumentiert, daß die Turbulenz, die sich entwickelt, wenn die Wolke schrumpft, zur Fragmentierung und zur Bildung einer Vielzahl von Sternen in einem jungen Haufen führt. Das andere Lager behauptet, daß in den ursprünglichen Wolken Magnetfelder existieren und berechnet, daß, wenn die Wolke schrumpft, die Felder stärker werden, die Form einer Sanduhr annehmen und eine abgeflachte Wolke und Sterne hervorbringen, wobei bipolare Materieströme entlang der Ausrichtung des Magnetfeldes abströmen.

CfA-Astronom Qizhou Zhang und fünf Kollegen untersuchten mit dem Submillimeter Array das Magnetfeld in einem großen jungen Haufen, von dem man weiß, daß er eine abgeflachte Form und eine bipolare Abströmung besitzt. Die Region hat eine Leuchtkraft von etwa dreißigtausend Sonnen und ist in rund siebzehntausend Lichtjahren Entfernung gelegen. Die Gruppe bestimmte die Eigenschaften des Magnetfeldes, indem sie mit dem Submillimeter Array die Polarisation des Millimeterlichts dieser Region maßen: Magnetfelder veranlassen längliche Staubkörner in der Wolke, sich entlang des Feldes auszurichten. In dieser einheitlichen Form angeordnet, streuen sie das Licht vorzugsweise in eine Polarisationsrichtung.

Die Wissenschaftler berichten von einem deutlichen Signal eines sanduhrförmigen Magnetfelds, das mit theoretischen Vorhersagen des klassischen Modells bemerkenswert übereinstimmt. Dies ist das erste Mal, daß ein derartig geformtes Feld in Verbindung mit einem klar umrissenen Abströmungssystem in einer massereichen Region entdeckt worden ist. Die neuen Beobachtungen liefern überzeugende Beweise, daß massive Stern- und Haufenbildung auf eine Art verläuft, von der Astronomen annehmen, daß diese den Prozessen bei der Bildung sonnenähnlicher Sterne gleicht. Zudem weist das Team darauf hin, daß das Magnetfeld die Turbulenz dominiert.

Literatur:
„Submillimeter Array Observations of Magnetic Fields in G240.31+0.07: An Hourglass in a Massive Cluster Forming Core“
Keping Qiu, Qizhou Zhang, Karl M. Menten, Hauyu B. Liu, Ya-Wen Tang, and Josep M. Girart
The Astrophysical Journal Letters, 794:L18 (6pp), 2014 October 10