Heidelberger Forscher finden Erklärung für bislang schleierhafte Vorgänge in Gaswolken rund um massereiche Sonnen
Heidelberg - Sterne entstehen, wenn gewaltige Gaswolken, die vorwiegend aus Wasserstoff bestehen, kollabieren. Im Zentrum steigen Dichte und Temperatur unter dem Gravitationsdruck immer weiter an,
bis schließlich die Verbrennung von Wasserstoff zu Helium einsetzen
kann. Dabei zerstören sie die umgebenden Gaswolken.
Überraschenderweise gilt dies nicht unbedingt für
die Schwergewichte unter den Sonnen: Massereiche Sterne leuchten ähnlich einer Lampe
mit Wackelkontakt, wie Astrophysiker der Universität Heidelberg
herausgefunden haben. Mit ihren Simulationsrechnungen haben die
Wissenschafter wesentlich zum Verständnis der Strukturen von
Gasgebieten um Sterne mit der zehn- bis hundertfachen Masse der
Sonne beigetragen und konnten damit auch ein 20
Jahre altes Rätsel der astronomischen Forschung lösen.
Bei einem massereichen Stern setzt die Wasserstoffverbrennung bereits
ein, während dieser noch weiteres Gas aus seiner unmittelbaren Umgebung
aufsammelt. Die Strahlung des Sterns sollte dieses einfallende Gas
eigentlich aufheizen und es "wegblasen", was das weitere Sternwachstum
erheblich erschweren oder sogar vollkommen aufhalten würde. Diese
Wechselwirkung des einströmenden Gases mit der Strahlung des Sterns
wurde nun mit Hilfe von Computersimulationen am Institut für
Theoretische Astrophysik des Zentrums für Astronomie der Universität
Heidelberg (ZAH) näher untersucht.
Rätselhafte HII-Regionen
In ihren Modellen haben die Wissenschaftler um Thomas Peters erstmals
die Auswirkung der ultravioletten Strahlung eines jungen Himmelskörpers
berücksichtigt. Diese führt zur Entstehung von Gebieten ionisierten
Wasserstoffgases um den massereichen Stern, sogenannter HII-Regionen,
die mit Hilfe von Teleskopen direkt beobachtet werden können und den
Astronomen seit zwei Jahrzehnten Rätsel aufgeben. Die vermessenen
HII-Regionen sind zum Beispiel viel kleiner als erwartet. Welcher
Mechanismus sie an ihrem Wachstum hindert, konnte bislang nicht
schlüssig geklärt werden.
Die computerbasierten Simulationen von Thomas Peters liefern jetzt eine
Erklärung. Sie zeigen, dass das interstellare Gas nicht gleichmäßig auf
den Stern einfällt, sondern fadenförmige Verdichtungen bildet, die
Filamente genannt werden. Sie können das hinter ihnen liegende Gas vor
der ultravioletten Strahlung des Sterns sehr effizient abschirmen. Der
Schattenwurf sorgt dafür, dass sich die HII-Region nicht symmetrisch um
den Stern ausbreiten kann, sondern an den abgeschirmten Stellen
schrumpft und dabei quasi wie eine Lampe mit einem Wackelkontakt
flackert.
Unterschiede im Aussehen
Die aktuellen Untersuchungen erklären zudem das unterschiedliche
Aussehen von HII-Regionen. Die verschiedenen Formen der ionisierten
Gasgebiete entstehen zufällig durch das Strömungsfeld des Gases und
hängen erheblich von der Blickrichtung ab. So kann ein und dieselbe
HII-Region aus einer Richtung wie ein Ring und von einer anderen Seite
wie ein Komet aussehen.
Die Ergebnisse von Peters sind auch
deshalb von besonderer Bedeutung, weil bislang anhand der gemessenen
Ausdehnung einer HII-Region auf das Alter des Sterns geschlossen wurde.
Wie die Simulationen zeigen, gibt es hier jedoch keinen direkten
Zusammenhang, so lange noch weiteres Gas einströmt und aufgesammelt
wird. Das geschieht bei massereichen Sternen fast während ihres
gesamten Lebens. Die Ergebnisse
dieser Forschungen werden im "Astrophysical Journal" vorgestellt. (red)
