Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die ersten Sterne des Universums waren nicht allein

04.02.2011
Astrophysiker gewinnen mit Hilfe von Computersimulationen neue Erkenntnisse zur Sternentstehung

Die ersten Sterne des Universums waren nicht wie bisher angenommen Einzelsterne, sondern konnten mit einer Vielzahl kleinerer Begleitsterne geboren werden. Dies geschieht dann, wenn sich die Gasscheiben, die junge Sterne umgeben, während des Geburtsvorgangs teilen; aus diesen Fragmenten können sich neue Sterne bilden.


Blick auf die Gasscheibe, die einen neu gebildeten, zentralen Stern umgibt. Blau erscheinen hier Bereiche geringer Gasdichte, rötlich solche mit hoher Gasdichte. Deutlich erkennt man die Verdichtung innerhalb der Scheibe, aus der sich ein weiterer Stern entwickeln wird. Die eingezeichnete Größenskala entspricht einem Abstand von 30 Astronomischen Einheiten (AU), dem 30-fachen Abstand zwischen Erde und Sonne. Abbildung: Arbeitsgruppe Sternentstehung


Zeitliche Entwicklung der Akkretionsscheibe um den ersten Stern herum. Deutlich zu erkennen ist das Enstehen dichter Spiralarme, die schließlich fragmentieren und weitere Sterne bilden. Bereits 110 Jahre nach der Bildung des ersten Protosterne sind drei Nachbarssterne entstanden. Abbildung: Arbeitsgruppe Sternentstehung

Das haben Forscher am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching und der University of Texas at Austin (USA) mit Computersimulationen nachgewiesen. Die Forschungsergebnisse, die in „Science“ veröffentlicht werden, werfen ein völlig neues Licht auf die Bildung der ersten Sterne nach dem Urknall.

Sterne entstehen aus kosmischen Gaswolken in einem komplexen Wechselspiel aus Gravitation und Gasdruck. Aufgrund der eigenen Schwereanziehung beginnt sich das Gas immer weiter zu verdichten. Dabei erwärmt es sich, der Druck steigt, und die Verdichtung kommt zum Erliegen. Wenn es dem Gas gelingt, thermische Energie abzustrahlen, kann sich die Komprimierung fortsetzen und ein neuer Stern entstehen. Dieser Kühlprozess funktioniert dann besonders gut, wenn dem Gas chemische Elemente wie Kohlenstoff oder Sauerstoff beigemischt sind. So bilden sich in der Regel Sterne mit nur geringer Masse, so wie etwa unsere Sonne. Im frühen Universum waren diese Elemente jedoch noch nicht vorhanden, so dass das ursprüngliche kosmische Gas nicht sehr gut kühlen konnte. Die meisten theoretischen Modelle sagen daher Sternenmassen von etwa dem Hundertfachen der Sonne voraus.

Der Heidelberger Astrophysiker Dr. Paul Clark und seine Kollegen haben diese Vorgänge mit Hilfe von Computersimulationen untersucht. Sie zeigen, dass dieses einfache Bild revidiert werden muss und es im frühen Universum nicht nur riesige Einzelsterne gab. Der Grund liegt in der Physik der sogenannten Akkretionsscheiben, die die Geburt der ersten Sterne begleitet haben. Der Gasnebel, aus dem sich ein neuer Stern bildet, rotiert. Dadurch fällt das Gas nicht direkt ins Zentrum; es bildet erst eine scheibenartige Struktur aus und kann nur durch interne Reibung weiter nach innen fließen. Wenn mehr Masse auf diese Scheibe einfällt als sie nach innen abtransportieren kann, wird sie instabil und zerfällt in mehrere Fragmente. Anstelle eines einzigen Sternes im Zentrum bildet sich dann eine Gruppe von mehreren Sternen – mit Abständen, die der Distanz zwischen Erde und Sonne vergleichbar sind.

Diese Erkenntnis eröffnet nach Angaben von Dr. Clark völlig neue Möglichkeiten, die ersten Sterne im Universum zu entdecken. Doppelsterne oder Mehrfachsysteme können in ihrem Endstadium intensive Ausbrüche von Röntgen- oder Gammastrahlen produzieren. So werden bereits Weltraummissionen geplant, die derartige Blitze im frühen Universum untersuchen sollen. Zugleich besteht die Möglichkeit, dass einige der ersten Sterne durch gravitative Wechselwirkung mit Nachbarsternen aus ihrer Geburtsumgebung herausgeschleudert wurden, bevor sie viel Masse ansammeln konnten. Im Gegensatz zu kurzlebigen massereichen Sternen überdauern massearme Sterne Jahrmilliarden. „Einige der ersten Sterne könnten daher heute noch leben, was es ermöglichen würde, die frühesten Stadien der Stern- und Galaxienbildung direkt vor unserer eigenen kosmischen Haustür zu erforschen“, erklärt Dr. Clark.

Zusammen mit Dr. Simon Glover und Dr. Rowan Smith forscht Dr. Paul Clark in der Arbeitsgruppe Sternentstehung von Prof. Dr. Ralf Klessen, die am Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg angesiedelt ist. An den Arbeiten waren außerdem Dr. Thomas Greif vom Max-Plack-Institut für Astrophysik und Prof. Dr. Volker Bromm von der University of Texas beteiligt. Die Forschungen wurden von der Baden-Württemberg Stiftung im Programm Internationale Spitzenforschung II gefördert. Weitere Unterstützung kam vom Innovationsfonds FRONTIER der Universität Heidelberg, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Amerikanischen National Science Foundation und der NASA.

Informationen im Internet können unter http://www.ita.uni-heidelberg.de/research/klessen/science/starformation.shtml abgerufen werden.

Originalveröffentlichung:
P.C. Clark, S.C.O. Glover, R.J. Smith, T.H. Greif, R.S. Klessen, V. Bromm: The Formation and Fragmentation of Disks around Primordial Protostars. Science Express, 3 February 2011, doi: 10.1126/science.1198027
Kontakt:
Prof. Dr. Ralf Klessen
Zentrum für Astronomie
Institut für Theoretische Astrophysik
Telefon (06221) 54-8978
rklessen@ita.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de
http://www.ita.uni-heidelberg.de/research/klessen/science/starformation.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie