Sternentstehung: Babyboom im Orion

Published 02/08/2017 in Weltraum, Wissen

Sternentstehung: Babyboom im Orion
Ein Haufen junger Sterne – optische Aufnahme des Orionnebels mit Hilfe der OmegaCAM am VLT Survey Telescope

Der Orionnebel ist die uns nächste Sternentstehungsregion und hält doch noch Überraschungen parat: Astronomen haben dort mehrere Generationen junger Sterne entdeckt.

Der 1350 Lichtjahre von der Erde entfernte „Große Orionnebel“ ist ein stellarer Kreißsaal mit angeschlossener Kinderkrippe: Aus einer gewaltigen, in einer dunklen Winternacht selbst mit bloßem Auge erkennbaren Wasserstoffwolke bilden sich junge, heiße Sternbabys. Als das der Erde nächstgelegene Sternentstehungsgebiet ist der Orionnebel eigentlich gut erforscht. Einem Team von Astronomen um Giacomo Beccari von der Europäischen Südsternwarte (Eso) in Garching bei München ist in dieser Region nun dennoch ein überraschender Fund geglückt: Sie entdeckten drei unterschiedliche Populationen sogenannter „Vorhauptreihensterne“. Das sind junge Sterne, die noch nicht auf eigenen Beinen stehen, weil sie in ihrem Inneren noch keine Energie durch die Fusion von Wasserstoff zu Helium betreiben. Entsprechend leuchtschwach sind diese Gestirne. Um sie beobachten zu können, sind große Teleskope erforderlich: Beccari und seine Kollegen nutzten für ihre Untersuchungen ein Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,6 Metern – das VLT Survey Teleskop, das die Eso im Norden Chiles betreibt.

Mit diesem Teleskop und einer modernen Kamera maßen die Astronomen zwei Parameter von knapp 200 Sternen des Sternhaufens im Orionnebel: ihre Helligkeit und die Farbe ihres Lichts. Anschließend trugen sie diese Werte gegeneinander in einem sogenannten „Farben-Helligkeits-Diagramm“ auf. Dabei zeigte sich, dass sich die Sterne der Stichprobe nicht gleichmäßig über das Diagramm verteilten, sondern drei diskrete Gruppen bilden. Dafür gibt es nach Ansicht der Forscher vier mögliche Erklärungen. Die Sterne könnten sich erstens in drei unterschiedlichen Entfernungen befinden, oder ihr Licht könnte zweitens unterschiedlich stark durch interstellaren Staub abgeschwächt werden. Alternativ könnten einige von ihnen bislang nicht gesichtete Begleitsterne besitzen. Schließlich könnten die drei Gruppen aus Sternen jeweils unterschiedlichen Alters bestehen. Möglichkeiten eins und zwei scheiden aufgrund anderer Beobachtungen aus. Bleiben die unbekannten Begleitsterne und die Hypothese des unterschiedlichen Alters.

Zwar sei die Begleiterhypothese nach dem derzeitigen Stand der Erkenntnisse nicht auszuschließen (rund die Hälfte aller Sterne der Milchstraße besitzen einen oder mehrere Begleitsterne), doch die Forscher um Beccari favorisieren eindeutig die Möglichkeit vier: Die drei Gruppen enthalten demnach Sterne, die sich in drei Schüben nacheinander aus der Gaswolke des Orionnebels gebildet haben, und zwar vor rund 2,9, 1,9 beziehungsweise 1,2 Millionen Jahren. Zum Vergleich: Unsere Sonne und damit unser Planetensystem bildete sich vor etwa 4500 Millionen Jahren – die Sterne des Orionnebels sind also in astronomischen Maßstäben außerordentlich jung.

Für die Altershypothese sprechen zwei weitere Beobachtungen: Die Gruppe der jüngsten Sterne befindet sich räumlich nahe dem Zentrum des Sternhaufens, die mittelalten in größerem Abstand und die alten in den Außenbereichen. Da sich Sterne nach ihrer Entstehung üblicherweise vom Ort ihrer Geburt entfernen, entspricht dies der Vorstellung, dass sich die Gruppe der äußeren Sterne vor den beiden anderen gebildet hat. Außerdem untersuchten die Astronomen die Rotationsgeschwindigkeiten der Sterne ihrer Probe. Diese hatte im Jahr zuvor eine andere Forschergruppe mit Hilfe eines Spektrographen bestimmt. Das Ergebnis: Die Sterne der inneren Gruppe rotieren signifikant schneller als die der mittleren und diese wiederum schneller als die der äußeren Gruppe. Auch das bestätigt die Altershypothese, denn nach den gängigen Modellen der Sternentstehung sollte die Rotationsgeschwindigkeit eines Sterns im Laufe der ersten Millionen Jahre nach seiner Geburt stark abnehmen: Die Staubscheibe, die junge Sterne meist umgibt und aus der sich später Planeten entwickeln, bremst die Drehung des Sterns ab. Schließlich nimmt auch die Anzahl der Sterne von der älteren zur jüngeren Gruppe deutlich ab – ein Zeichen, dass der Gaswolke langsam das Baumaterial ausgeht. Die Sternentstehung im Orionnebel wird also in (astronomisch) naher Zukunft zu Ende gehen.

Die Entdeckung unterschiedlich alter Sternpopulationen im Orionnebel zeigt einerseits, dass selbst vermeintlich gut verstandene Objekte dank neuer Teleskope und Instrumente noch für Überraschungen gut sind. Andererseits deutet sie an, dass die Modelle der Sternentstehung in Gaswolken wie dem Orionnebel verbesserungswürdig sind. Das Verständnis der Bildung neuer Sternsysteme aus den galaktischen Gaswolken ist ein Rosettastein der Astronomen: Mit ihrer Hilfe hoffen sie, zu verstehen, wie sich Sonnensysteme, Planeten und letztlich das Leben selbst gebildet haben.

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