Wie sich neugeborene Sterne auf die Geburt von Planeten vorbereiten

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VANDAM-Durchmusterung Bildnachweis: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Tobin; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Sternenkarte des Sternbildes Orion und der beobachteten Protosterne. Bildnachweis: IAU; Sky & Telescope Magazin; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; Herschel / ESA; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Tobin

Ein internationales Team von Astronomen verwendete zwei der leistungsstärksten Radioteleskope der Welt, um mehr als dreihundert Bilder von Planetenscheiben um sehr junge Sterne in den Orionwolken zu erstellen. Diese Bilder enthüllen neue Details über die Geburtsorte von Planeten und die frühesten Stadien der Sternentstehung.

Die meisten Sterne im Universum werden von Planeten begleitet. Diese Planeten werden in Staub- und Gasringen geboren, die als protoplanetare Scheiben bezeichnet werden. Sogar sehr junge Sterne sind von diesen Scheiben umgeben. Astronomen möchten genau wissen, wann sich diese Scheiben zu bilden beginnen und wie sie aussehen. Aber junge Sterne sind sehr schwach und es gibt dichte Staub- und Gaswolken, die sie in Sternenkindergärten umgeben. Nur hochempfindliche Radioteleskop-Arrays können die winzigen Scheiben um diese Säuglingssterne inmitten des dicht gepackten Materials in diesen Wolken erkennen.

Für diese neue Forschung richteten die Astronomen sowohl auf die Karl G. Jansky Very Large Array" der National Science Foundation (VLA) und das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) auf eine Region im Weltraum, in der viele Sterne geboren werden: die Orion-Molekülwolken (Orion Molecular Clouds). Diese Durchmusterung, die als VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) bezeichnet wird, ist die bisher größte Durchmusterung junger Sterne und ihrer Scheiben.

Sehr junge Sterne, auch Protosterne genannt, bilden sich in Gas- und Staubwolken im Weltraum. Der erste Schritt bei der Bildung eines Sterns ist, wenn diese dichten Wolken aufgrund der Schwerkraft zusammenbrechen. Wenn die Wolke zusammenbricht, beginnt sie sich zu drehen und bildet eine abgeflachte Scheibe um den Protostern. Material von der Scheibe füttert den Stern weiter und lässt ihn wachsen. Schließlich wird vermutet, dass das übrig gebliebene Material in der Scheibe Planeten bildet.

Viele Aspekte dieser ersten Stadien der Sternentstehung und der Entstehung der Scheibe sind noch unklar. Diese neue Durchmusterung liefert jedoch einige fehlende Hinweise, da VLA und ALMA durch die dichten Wolken spähten und Hunderte von Protosternen und ihre Scheiben in verschiedenen Stadien ihrer Bildung beobachteten.

Junge planetenbildende Scheiben
"Diese Durchmusterung ergab die durchschnittliche Masse und Größe dieser sehr jungen protoplanetaren Scheiben", sagte John Tobin vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Charlottesville, Virginia, und Leiter des Teams. "Wir können sie nun mit älteren Scheiben vergleichen, die ebenfalls intensiv mit ALMA untersucht wurden.

Tobin und sein Team stellten fest, dass sehr junge Scheiben ähnlich groß sein können, aber im Durchschnitt viel massiver sind als ältere Scheiben. „Wenn ein Stern wächst, frisst er immer mehr Material von der Scheibe. Dies bedeutet, dass jüngere Scheiben viel mehr Rohmaterial haben, aus dem sich Planeten bilden könnten. Möglicherweise bilden sich bereits um sehr junge Sterne größere Planeten. “

Vier spezielle Protosterne
Unter Hunderten von Vermessungsbildern sahen vier Protosterne anders aus als die anderen und erregten die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler. "Diese neugeborenen Sterne sahen sehr unregelmäßig und bollig aus", sagte Teammitglied Nicole Karnath von der Universität von Toledo, Ohio (jetzt im SOFIA Science Center). "Wir glauben, dass sie sich in einem der frühesten Stadien der Sternentstehung befinden und einige sich möglicherweise noch nicht einmal zu Protosternen geformt haben."

Es ist besonders, dass die Wissenschaftler vier dieser Objekte gefunden haben. "Wir finden selten mehr als ein solches unregelmäßiges Objekt in einer Beobachtung", fügte Karnath hinzu, der diese vier Säuglingssterne verwendete, um einen schematischen Weg für die frühesten Stadien der Sternentstehung vorzuschlagen. "Wir sind uns nicht ganz sicher, wie alt sie sind, aber sie sind wahrscheinlich jünger als zehntausend Jahre."

Um als typischer (Klasse 0) Protostern definiert zu werden, sollten Sterne nicht nur eine abgeflachte, rotierende Scheibe haben, die sie umgibt, sondern auch einen Ausfluss - der Material in entgegengesetzte Richtungen ausspuckt - der die dichte Wolke, die die Sterne umgibt, auflöst und sie optisch sichtbar macht. Dieser Ausfluss ist wichtig, weil er verhindert, dass die Sterne während ihres Wachstums außer Kontrolle geraten. Aber wann genau diese Ausflüsse beginnen, ist eine offene Frage in der Astronomie.

Einer der Säuglingssterne in dieser Studie, HOPS 404 genannt, hat einen Abfluss von nur zwei Kilometern pro Sekunde (ein typischer Protosternabfluss: 10 bis 100 km / s oder 6 bis 62 Meilen / s). "Es ist eine große, geschwollene Sonne, die immer noch viel Masse sammelt, aber gerade ihren Abfluss begonnen hat, um den Drehimpuls zu verlieren und weiter wachsen zu können", erklärte Karnath. "Dies ist einer der kleinsten Abflüsse, die wir gesehen haben, und er unterstützt unsere Theorie, wie der erste Schritt bei der Bildung eines Protosterns aussieht."

Kombination von ALMA und VLA
Die exquisite Auflösung und Sensibilität, die sowohl von ALMA als auch von VLA zur Verfügung gestellt wurden, waren entscheidend für das Verständnis der äußeren und inneren Regionen von Protosternen und ihrer Scheiben in dieser Untersuchung. Während ALMA das dichte, staubige Material um die Protosterne im Detail untersuchen kann, waren die Bilder aus dem VLA, die bei größeren Wellenlängen gemacht wurden, wesentlich, um die inneren Strukturen der jüngsten Protosterne in kleineren Maßstäben als unser Sonnensystem zu verstehen.

"Die kombinierte Verwendung von ALMA und VLA hat uns das Beste aus beiden Welten ergegeben", sagte Tobin. "Dank dieser Teleskope beginnen wir zu verstehen, wie die Planetenbildung beginnt."

 

Quelle: https://public.nrao.edu/news/how-newborn-stars-prepare-for-the-birth-of-planets/

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