Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher der Uni Bonn entdecken kosmischen Booster

01.04.2015

Ein Team aus Astrophysikern der Universität Bonn hat mit umfangreichen Berechnungen herausgefunden, wie es zur großräumigen Verteilung von schweren Sternen in Galaxien kommt: Sie schleudern sich wie Billardkugeln gegenseitig aus den Sternhaufen heraus. Die Ergebnisse werden nun im Astrophysical Journal vorgestellt.

Manche Sterne erreichen das zehnfache Gewicht unserer Sonne, einige sogar das 200-fache. Sie können so hell strahlen, wie eine Million Sonnen. Nach nur ein paar Millionen Jahren explodieren sie als Supernovae und hinterlassen Neutronensterne oder schwarze Löcher.


Der Sternhaufen NGC3603 ist rund 20.000 Lichtjahre entfernt. Er hat wahrscheinlich bereits etwa acht seiner schweren Sterne in die Milchstraße geschossen.

© Abbildung: NASA, ESA, R. O'Connell, F. Paresce, E. Young, the WFC3 Science Oversight Committee, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

„Die räumliche Verteilung dieser hellsten kurzlebigen Sterne in Galaxien ist von großer Wichtigkeit für die Astrophysik, weil die hellsten Sterne die Entwicklung von Galaxien bedeutend bestimmen“, sagt Prof. Dr. Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen und Kernphysik (HISKP) der Universität Bonn.

Unter Astronomen ist umstritten, wie diese außerordentlich hellen Sonnen entstehen. Da man eine bedeutende Anzahl dieser Sterne fern von jedem bekannten jungen Sternhaufen findet, vertreten einige die These, dass solche Sterne sich durch Zufall alleine dort gebildet haben.

Andere sind dagegen der Auffassung, dass die Schwergewichte sich nur in dichten, sehr jungen, von Gas eingebetteten Sternhaufen bilden. „Wie erklärt man dann aber die großräumige Verteilung der schweren Sterne innerhalb unserer Galaxie?“, fragt Prof. Kroupa.

Der Wissenschaftler hat mit seinen Mitarbeitern Seungkyung Oh und Dr. Jan Pflamm-Altenburg erstmals eine umfassende Studie veröffentlicht, die diese Frage detailliert beantwortet. Dazu haben sie Computermodelle von ganzen Populationen von Sternhaufen - wie man sie in der Milchstraße findet – insgesamt drei Jahre lang errechnet. Die Ergebnisse sind auch repräsentativ für ähnliche Galaxien.

Sterne verhalten sich wie Tanzpartner beim Wiener Walzer

Das Forscherteam konnte zeigen, wie sich die Verteilung der schweren Sterne ergibt: Sie schleudern sich gegenseitig aus den Haufen heraus. „Die sehr jungen Sternhaufen wirken wie Beschleuniger, wie eine Art kosmischer Booster“, sagt Prof. Kroupa. In den sehr dichten Zentren der Haufen begegnen sich die umherschwirrenden Sternenschwergewichte häufig und tauschen dabei erhebliche Mengen an Bewegungs- und Gravitationsbindungsenergie aus.

Die meisten dieser schweren Sterne sind nicht als Einzelgänger unterwegs, sondern kreisen mit einem Sternenpartner wie bei einem Wiener Walzer sehr nah umeinander herum. „All diese Tanzpaare sind durch die Gravitation aneinander gebunden und besitzen enorme Bindungsenergien“, erläutert der Astrophysiker der Universität Bonn. Wenn sich solche Paare begegnen, brechen einige umeinander kreiselnde Partner auseinander, andere schmiegen sich aber noch enger aneinander - oder die Sterne verschmelzen sogar. In solchen Fällen nimmt die potentielle Energie zwischen den Partner noch mehr zu, die sich dann auch auf ein anderes Sternensystem oder einen Einzelstern übertragen kann.

Manche Sterne werden auf 1.100.000 Stundenkilometer beschleunigt

Wie bei einem Billardspiel überträgt sich der Impuls der Kugeln aufeinander: Wenn viele Kugeln zusammenprallen, wird häufig eine mit hoher Geschwindigkeit aus der Ansammlung herausgeschossen. „Genauso fliegen wegen der Impulserhaltung alle involvierten Sterne aus dem Haufen - zum Teil mit großen Geschwindigkeiten“, fasst Doktorandin Seungkyung Oh das Ergebnis zusammen. So können Schwergewichtsterne mit mehr als einer Million Stundenkilometer durch die Milchstraße rasen. Die meisten Sterne wandern dagegen nur mit rund 70.000 Stundenkilometer, bezogen auf die anderen Sterne.

„Diese von Doktorandin Oh erstellte Studie umfasst die weitaus größte Bibliothek von realistischen Sternhaufenmodellen, die jemals berechnet wurden“, sagt Prof. Kroupa. Anhand von 2.200 akribisch kalkulierten Sternhaufen und ungefähr 23.000 Stunden Rechenzeit konnte das Forscherteam genaue Aussagen dazu machen, wie viele Sterne aus welcher Art von Haufen wann und mit welchen Geschwindigkeiten herausgeschleudert werden. „Die Detailliertheit der berechneten Daten übertrifft alles, was Wissenschaftlern in dieser Art bisher zugänglich war“, betont Dr. Jan Pflamm-Altenburg.

Als besonders interessantes Ergebnis zeigt sich eine bisher unbekannte besonders starke Reaktion: Sternhaufen, wie der sehr junge Trapezhaufen im Schwert des Orions, schießen besonders viele ihrer schwersten Sterne heraus; in einigen Fällen sogar alle. Das Forscherteam der Universität Bonn sieht die Ergebnisse als Bestätigung, dass schwere Sterne nicht zufällig irgendwo in einer Galaxie entstehen können, obwohl man sie dort findet. „Diese Resultate sind für das Verständnis der Entwicklung der Galaxien von großer Bedeutung“, sagt Prof. Kroupa.

Publikation: Oh, Kroupa, Pflamm-Altenburg: Dependency of dynamical ejections of O Stars on the masses of very young star clusters, The Astrophysical Journal

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Pavel Kroupa
Helmholtz-Institut für Strahlen und Kernphysik (HISKP)
Stellar Populations and Dynamics Research (SPODYR) group
Universität Bonn
Tel. 0228/736140, 733655, 732366
E-Mail: pavel@astro.uni-bonn.de

Weitere Informationen:

http://arxiv.org/abs/1503.08827 Publikation im Internet

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften