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Dem Geheimnis der der Sternentstehung auf der Spur - Alle Sterne kommen auf die gleiche Weise zur Welt

15.07.2010
Ein Team von Astronomen hat mit Hilfe verschiedener ESO-Teleskopen das erste Bild einer Staubscheibe aufgenommen, die einen massereichen jungen Stern umgibt. Die Existenz dieser Scheibe ist ein direkter Hinweis darauf, dass massereiche Sterne auf die gleiche Weise entstehen wie ihre kleineren Geschwister. Ein Artikel über diese Entdeckung erscheint in dieser Woche in der Fachzeitschrift Nature.

“Unsere Beobachtungsdaten zeigen eine Scheibe um einen jungen, massereichen und nun voll ausgebildeten Sternenembryo”, erklärt Stefan Kraus, der Leiter des Teams. “Man könnte sagen, dass die Geburt dieses Babys nun unmittelbar bevorsteht.”

Im Fokus der Astronomen stand ein Objekt, das von dem Infrarotsateliten IRAS entdeckt wurde und das deshalb den etwas kryptischen Namen IRAS 13481-6124 trägt. Sein junger Zentralstern ist noch von seinem Geburtskokon aus Gas und Staub umgeben. Er hat eine Masse von rund zwanzig Sonnenmassen, einen Radius von etwa fünf Sonnenradien, und befindet sich in etwa 10.000 Lichtjahren Entfernung von der Erde im Sternbild Zentaur.

Mithilfe von Daten des Infrarotsatelliten Spitzer der NASA und durch Beobachtungen mit dem 12 m APEX-Submillimeterteleskop konnten die Astronomen einen sogenannten Jet nachweisen, ein en eng gebündelten Ausfluss von Materie entlang der Drehachse des Sterns.

“Solche Jets werden häufig bei jungen, massearmen Sternen beobachtet und verraten üblicherweise die Existenz einer den Stern umgebenden Scheibe”, erläutert Kraus.

Solche zirkumstellaren Scheiben sind ein unverzichtbarer Bestandteil der Entstehung massearmer Sterne wie zum Beispiel unserer Sonne. Da die intensive Strahlung eines massereichen Sternes aber die umliegende Materie davon abhalten könnte, in Richtung des Sterns zu stürzen, war bislang unklar, ob solche Scheiben auch bei der Bildung von Sternen mit mehr als zehn Sonnenmassen auftreten. Alternativen Theorien zufolge könnten massereiche Sterne beispielsweise auch durch die Verschmelzung kleinerer Sterne entstehen.

Um die Eigenschaften der Scheibe um IRAS 13481-6124 zu untersuchen und zu verstehen, nutzten die Astronomen das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO. Mit dem Instrument AMBER wird durch die Vereinigung des Lichts von dreien der am Paranal-Observatorium befindlichen 1,8 m-Hilfsteleskope die Abbildung von Details möglich, für die man sonst ein Einzelteleskop mit 85 Metern Durchmesser benötigen würde. Die Anlage kann auf diese Weise einen Winkel von 2,4 Millibogensekunden auflösen. Das ist etwa das Zehnfache des Auflösungsvermögens heutiger Weltraumteleskope im sichtbaren Licht und entspricht der Fähigkeit, von der Erde aus gesehen den Kopf einer Schraube an der Internationalen Raumstation zu erkennen.

Dank der einzigartigen Leistungsfähigkeit des VLTI – ergänzt durch Beobachtungen mit dem 3,58 m New Technology Telescope (NTT) der ESO auf La Silla – waren Kraus und seine Kollegen in der Lage, die Scheibe um IRAS 13481-6124 direkt nachzuweisen.

“Das ist das erste Mal, dass wir die inneren Bereiche einer Scheibe um einen massereichen jungen Stern abbilden konnten", ergänzt Kraus. "Unsere Beobachtungen zeigen, dass die Entstehung von Sternen immer gleich abläuft, unabhängig von ihrer Masse.”

Die Astronomen konnten schlussfolgern, dass das beobachtete System aus Stern und Scheibe etwa 60.000 Jahre alt ist und dass der Stern seine endgültige Masse bereits erreicht hat. Aufgrund der intensiven Strahlung des Sterns – er ist 30.000 mal so hell wie unsere Sonne – wird die Scheibe bald anfangen zu verdampfen. Die Scheibe, deren Dicke nach außen hin zunimmt, so dass ihre gesamte Oberfläche vom Stern beschienen wird, erstreckt sich über 130 so genannte Astronomische Einheiten (AE), also 130 mal die Entfernung Erde-Sonne. Sie enthält mit etwa 20 Sonnenmassen ähnlich viel Masse wie der Stern selbst. Die Beobachtungen zeigen auch, dass der innere Bereich der Scheibe frei von Staub ist.

“Weitere Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), das derzeit in Chile errichtet wird, könnten viele Informationen über den inneren Bereich der Scheibe liefern und uns helfen herauszufinden, wie massereiche Sternbabys so schwer werden konnten", schliesst Kraus.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse erscheinen in dieser Woche unter dem Titel “A hot compact dust disk around a massive young stellar object” in einem Artikel von S. Kraus et al. in der Fachzeitschrift Nature.

Die beteiligten Wissenschaftler sind Stefan Kraus (University of Michigan, USA), Karl-Heinz Hofmann, Karl M. Menten, Dieter Schertl, Gerd Weigelt, Friedrich Wyrowski und Anthony Meilland (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn), Karine Perraut (Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, Frankreich), Romain Petrov und Sylvie Robbe-Dubois (Université de Nice Sophia-Antipolis/CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur, Frankreich), Peter Schilke (Universität zu Köln) und Leonardo Testi (ESO).

Der Astronomical Multi-BEam CombineR (kurz AMBER, wörtlich etwa "Astronomisches Instrument zur Kombination mehrerer Lichtstrahlen") ist ein Instrument am Very Large Telescope Interferometer (VLTI), das im nahen Infrarot arbeitet und in der Lage ist, die Lichtwege von zwei oder drei Teleskopen zu vereinigen und dadurch Winkelauflösungen bis hinunter auf 2 Millibogensekunden zu erreichen. Es verfügt außerdem über moderate spektrale Auflösung. AMBER wurde von einem Konsortium aus mehreren französischen und italienischen Instituten sowie dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn in Zusammenarbeit mit der ESO entwickelt und gebaut.

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, sowie VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Kontaktinformationen

Carolin Liefke
ESO Science Outreach Network
Haus der Astronomie
Tel.: (06221) 528 226
E-Mail: eson(at)mpia.de
Stefan Kraus
University of Michigan, USA
Tel: +1 734 615 7374
Email: stefankr(at)umich.edu
Henri Boffin
Pressesprecher der ESO für La Silla, Paranal und das E-ELT
ESO Garching
Tel: (089) 3200 6222
Handy: 0174 515 43 24
E-Mail: hboffin(at)eso.org

Carolin Liefke | ESO Science Outreach Network
Weitere Informationen:
http://www.eso.org/public/news/eso1029/
http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1029/eso1029.pdf

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