Ein verbessertes Model der Sternbildung

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Dreifarben-Komposit des Sternentstehungskomplexes M17, gesehen im nahen Infrarot. Eine neue Technik zur Modellierung der Sternentstehung folgt der Entwicklung von Gas- und Staubtemperaturen sowie der Strahlung, während sie sich durch das Material der Wolke ausbreitet; dies ermöglicht den Wissenschaftlern, Wolkenkerne und ihre Turbulenzen genauer zu untersuchen. ESO: ISAAC / VLT ANTU Telescope

 

Sternentstehung, einst hauptsächlich nur für die einfache Verklumpung von Material durch die Schwerkraft gehalten, tritt genau genommen in einer komplexen Abfolge von Schritten auf. Wenn in riesigen Molekülwolken Gas und Staub zu Sternen zusammenkommen, entwickeln sich zirkumstellare Scheiben (vielleicht von präplanetarer Natur) und zu einem späteren Zeitpunkt treten spektakuläre abströmende Jets auf. Entscheidend für das in Gang setzen dieses Vorgangs ist das Verhalten des Gases. Obwohl es eine bestimmte Temperatur und infolgedessen einen vorgegebenen auswärts gerichteten Druck besitzt, muß der Druck so niedrig sein, daß er das Gas gegen den gravitativen Kollaps nicht stützen kann. Die nachfolgende Wolkenentwicklung hängt auch von der genauen Dichtestruktur des Gases ab, bei der vielfältige, verschiedene Ergebnisse möglich sind, zum Beispiel eine Fragmentierung in kleinere Wolken. Eine wichtige Beziehung in dem Medium besteht zwischen Temperatur und Druck und infolgedessen die Art, wie die Wolke strahlt, da die ursprünglich vorherrschende Kühlung der Wolke durch molekulares Gas von der Kühlung ihrer Staubkörnchen übernommen wird.

In der Ausgabe 449 der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society haben Eric R. Keto vom CfA und Matthew R. Bate von der Universität Essex eine neue Methode zur Modellierung der thermischen Entwicklung von sternbildenden Molekülwolken vorgestellt. Ihre Technik ver-bindet die Modellierung sowohl der Temperatureigenschaften des Gases und des Staubs als auch die Ausbreitung der von diesem Gas und Staub erzeugten Strahlung durch das Wolkenmaterial. Die Methode ermöglicht sowohl die Vorhersage der Entwicklung der Molekülwolke als auch das Wachstum von Protosternen. Anders als die meisten zuvor veröffentlichten Berechnungen zur Sternentstehung verfolgt das neue Modell die Temperaturentwicklung des Gases, des Staubs und der Strahlung getrennt. Die Ergebnisse stehen in guter Übereinstimmung mit der allgemein anerkannten Literatur und stützen das Vertrauen in die Leistungsfähigkeit des Modells, weiten die Bandbreite der Untersuchungen allerdings aus, da sie die Strukturen in den Wolkenkernen und ihr turbulentes Verhalten untersucht.

Die Wissenschaftler planen, ihre neue Methode auf realistischere Computerberechnungen der Sternbildung anzuwenden, insbesondere auf Molekülwolken mit ungewöhnlichen Bedingungen (zum Beispiel sehr geringe Dichten oder niedrige Häufigkeiten schwerer Elemente). Sie merken jedoch an, daß ihr Modell bei weitem noch nicht vollständig ist; es beruht bei einigen Prozessen, zum Beispiel die Entwicklung der Chemie in der Wolke, wenn sich das Gas erwärmt, eher auf allgemeinen Abschätzungen als genauen Berechnungen. Zukünftige Forschungsarbeiten, die auf diesem wichtigen ersten Schritt aufbauen, werden diese Effekte genauer einarbeiten können und sollten zu einem noch umfassenderen Verständnis des Sternentstehungsprozesses führen.

Literatur:
„Combining Radiative Transfer and Diffuse Interstellar Medium Physics to Model Star Formation“
Matthew R. Bate and Eric R. Keto
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 449, 2643–2667 (2015)