Messungen mit Chandra von jungen Sternen ohne Scheibe (Originalartikel vom 14.09.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Eine Falschfarben-Infrarotaufnahme des Serpens-Clusters, bei der sich junge Sterne zeigen, die tief im Inneren entlang eines Grats aus dichtem Staub, der das optische Licht verschluckt, eingebettet sind. Astronomen nutzten Röntgenaufnahmen (ACISI-I) der Region und kommen zu dem Schluß, daß einige dieser Sterne, auch wenn sie keine Scheiben aus ursprünglichem Material um sich herum besitzen, in Wirklichkeit sehr jung sind. Die Sterne könnten auf Grund von Wechselwirkungen im Sternhaufen ihre Scheiben verloren haben, obwohl scheibenlose Sterne gemeinhin älter sind. NASA / Spitzer and Winston 2018

 

Sterne bilden sich häufig in einer dicht bevölkerten Umgebung. Kombiniert man die Ressourcen, die man aus Missionen bei mehreren Wellenlängen, wie Chandra im Röntgenlicht und Spitzer im infraroten Licht, erhält, können Astronomen Mehrdeutigkeiten klären und eine um einiges vollständigere Zählung des Clusterbestands durchführen sowie individuelle Eigenschaften der Sternpopulation sammeln. Ein Paradebeispiel ist die Entwicklung von Scheiben (möglicherweise protoplanetarisch) um neue Sterne. Scheiben bilden sich zusammen mit dem neuen Stern und entwickeln sich dann über ein paar Millionen Jahre weiter, bevor sie sich, vielleicht Planeten hinterlassend, auflösen, doch in dicht bevölkerten Umgebungen kann die Scheibenentwicklung durch Wechselwirkungen mit Nachbarn beeinflußt werden.

Stellare Scheiben werden durch ihre Sterne erwärmt und wurden erstmals durch die infrarote Strahlung des warmen Staubs entdeckt. Die weiter entwickelten, jungen scheibenlosen Sterne zeigen diese charakteristische infrarote Signatur nicht und können so in ihrer Entwicklung als weiter fortgeschrittene Sterne eines Haufens erkannt werden. Bei jungen Sternen wurde ferner entdeckt, daß sie im Vergleich zu den Hauptreihensternen auf Grund ihrer sich noch immer entwickelnden inneren Zirkulation mehr Röntgenstrahlung abgeben. (In der Tat können junge Sterne Leuchtkräfte besitzen, die im Röntgenbereich Tausende mal heller als bei ihren älteren stellaren Gegenstücken sind.) Doch in einer dicht bevölkerten Clusterumgebung, wo neben dem Alter andere Faktoren denkbar sind, die Entwicklung einer Scheibe hemmen oder unterbrechen zu können, bietet die Röntgenstrahlung ein unabhängiges Werkzeug, diese jungen, scheibenlosen Sterne zu erkennen.

Der südliche Serpens Sternhaufen, dessen Entfernung in Richtung des Sternbilds Schlange auf über 900 Lichtjahre geschätzt wird, ist sehr jung und seine Sterne sind durch den dichten Staub in ihrer Umgebung wirksam getarnt – in der Tat gehört der Sternhaufen vermutlich mit zu den jüngsten Regionen in unserer Nähe, was ihn zu einem wichtigen Prüfstand für die Untersuchung der Scheibenentwicklung in dicht bevölkerten Umgebungen macht. Die CfA-Astronomen Elaine Winston und Scott Wolk und zwei Mitarbeiter haben Daten von Chandra und Spitzer genutzt, um sechsundsechzig junge Sterne in diesem Haufen sowohl mit Hilfe der infraroten als auch der Röntgenstrahlung zu untersuchen. Sie entdeckten fünf Sterne, die sowohl ohne Scheibe als auch alt zu sein scheinen, da ihnen die Infrarotsignatur von Scheiben fehlt – doch sind sie wegen ihrer Röntgenstrahlung in Wirklichkeit noch immer ziemlich jung: Die Auflösung ihrer Scheiben folgt nicht aus ihrem Alterungsprozeß, sondern ist das Ergebnis von Wechselwirkungen im Haufen – dies steht in Übereinstimmung mit der Theorie. Das Team konnte auch einen lang anhaltenden Streit über die Entfernung zu dem Haufen behandeln. Viele Astronomen nahmen an, daß dieser Cluster mit dreitausend Lichtjahren die gleiche Entfernung wie ein anderer Haufen in dieser Region am Himmel hat. Die intrinsische (aus dem Stern selbst stammende) Röntgenhelligkeit junger Sterne in den Haufen hat bekanntlich eine Verteilung, bei der die Werte ziemlich dicht beieinander liegen und so spricht die beobachtete Röntgenstrahlung dieser Sterne gegen die veranschlagte größere Entfernung und für den Wert von 900 Lichtjahren.

Literatur:
„Chandra Detection of an Evolved Population of Young Stars in Serpens South“
E. Winston, S. J. Wolk, R. Gutermuth, and T. L. Bourke
The Astronomical Journal 155, 241, 2018

oder

arXiv:1804.05067v1 [astro-ph.SR] 13 Apr 2018