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Die Sturm-und-Drang Phase der heranwachsenden Sterne

5. Februar 2016

Eine Forschungsgruppe unter Beteiligung des MPIA hat sich die Geburtsplätze der Sterne genauer angesehen: FU Orionis-Objekte, die zu den jüngsten sternenähnlichen Objekten zählen. Diese sogenannten Protosterne sind von großen, asymmetrischen Scheiben umgeben, die von einem kurzen, aber heftigen Zeitabschnitt in der frühen Phase der Sternentstehung zeugen. Mit dem 8m Subaru-Teleskop auf dem Gipfel des Mauna Kea auf Hawaii ist es nun gelungen, vier Scheiben mit einer nie dagewesener Auflösung aufzunehmen und Scheibenstrukturen zu messen. Die Resultate werden in der Fachzeitschrift 'Science Advances' veröffentlicht.
Bilder der vier untersuchten jungen Sternscheiben, aufgenommen mit dem Subaru-Teleskope (je nach Bild H-Band oder K-Band). Die Strukturen, nämlich Spiralarme, Bögen und Ströme sind bei dieser hohen Auflösung gut sichtbar. Bild vergrößern
Bilder der vier untersuchten jungen Sternscheiben, aufgenommen mit dem Subaru-Teleskope (je nach Bild H-Band oder K-Band). Die Strukturen, nämlich Spiralarme, Bögen und Ströme sind bei dieser hohen Auflösung gut sichtbar.

Bevor ein Stern zu 'leben' anfängt und Energie durch Kernfusion abgibt, saugt er Gas von außen an, wächst dabei an und heizt sich auf. Das Gas fällt allerdings nicht direkt auf den Protostern, sondern bildet eine Scheibe um den Stern herum, welche den Protostern füttert. Eine sehr junge Klasse an Protosternen sind die FU Orionis-Objekte, die als schnellwachsende Sternenembryos beschrieben werden können. In einer frühen Phase der Sternentstehung sind die Scheiben um diese Protosterne noch höchst asymmetrisch und chaotisch aufgebaut; sie weisen Spiralmuster, Arme und Materieansammlungen auf. Diese Materiansammlungen können aus der Scheibe herausgeschleudert werden oder in der Scheibe verbleiben. Daraus können im späteren Verlauf Begleiter um den Stern entstehen - Planeten oder weitere Sterne. Die Scheiben sind über hundertausende von Jahren instabil und chaotisch, bevor sie sich stabilisieren.

Gerade während dieser chaotischen Scheibenphase zeigen FU-Orionis-Objekte extreme Helligskeitszunahmen um einen Faktor von bis zu 1000 innerhalb eines Jahres. Die Ursache für diese Veränderungen sind noch nicht vollständig verstanden; Astronomen gehen davon aus, dass sich die Scheiben aufgrund einfallenden Materials von Zeit zu Zeit aufheizen und dadurch aufleuchten. Während eines solchen 'Akkretionsausbruchs', der üblicherweise mehrere Jahrzehnte andauern kann, saugt der Sternenembryo große Mengen an Gas auf und wächst stark an.

Für die Untersuchung solcher chaotischen Scheiben und deren Strukturen benötigt man die größten Teleskope der Welt. Eine Forschungsgruppe unter Beteiligung des MPIA-Astronomen Thomas Henning hat vier dieser Scheiben genauer unter die Lupe genommen und mit dem 8 m Subaru-Teleskop auf dem Gipfel des Vulkans Mauna Kea auf Hawaii beobachtet. Aufgrund des großen Auflösungsvermögens der HiCiao-Kamera war es nun endlich möglich, die komplexen Strukturen in diesen Scheiben zu messen: Spiralmuster, Arme und Materieströme. Wir sind nun endlich in der Lage, die frühesten Vorgänge in der Sternentstehung abbzubilden und zu studieren.

Hintergrundinformationen

Die hier beschriebenen Ergebnisse wurden veröffentlicht als H. B. Liu et al., "Circumstellar Disks of the Most Vigorously Accreting Young Stars" in Science Advances in der Ausgabe vom 5. Februar 2016.

 
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