Pressemitteilung

ALMA entdeckt Monster-Protostern bei vorgeburtlicher Untersuchung

10. Juli 2013

Dank neuer Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist es Astronomen gelungen, einen Monsterstern während seiner Entstehung innerhalb einer Dunkelwolke auszumachen. Der neu entdeckte protostellare Kern hat mehr als die fünfhundertfache Masse der Sonne und ist damit bereits jetzt das größte derartige Objekt, das jemals in der Milchstraße beobachtet wurde - obwohl es noch im Wachstum ist. Der Sternembryo innerhalb des Wolkenkerns frisst hungrig Material auf, das auf ihn zuströmt. Man geht derzeit davon aus, dass die Wolke einen sehr hellen Stern mit bis zu einhundertfacher Sonnenmasse hervorbringen wird.

Die massereichsten und hellsten Sterne der Galaxis bilden sich innerhalb von kühlen und dunklen Wolken, so dass der Prozess ihrer Entstehung weiterhin ein Geheimnis bleibt [1]. Eine internationale Gruppe von Astronomen hat nun mit Hilfe von ALMA eine vorgeburtliche Untersuchung im Mikrowellenbereich durchgeführt, die einen klareren Blick auf die Entstehung eines solchen Monstersterns ermöglicht hat. Der untersuchte Stern befindet sich ungefähr 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt in einer Wolke, die man die Spitzer Dark Cloud (SDC) 335.579-0.292 nennt.

Es gibt zwei Theorien über die Entstehung besonders massereicher Sterne: Die erste schlägt vor, dass die ursprüngliche dunkle Wolke sich aufteilt und einige kleine Kerne bildet, die von selbst kollabieren und schließlich Sterne bilden. Die zweite dagegen zeichnet ein dramatischeres Bild, nach dem die gesamte Wolke zu kollabieren beginnt, wobei Material in Richtung des Zentrums der Wolke fließt und dort einen oder mehrere massereiche Sternriesen bildet. Eine Gruppe unter der Leitung von Nicolas Peretto von der CEA/AIM Paris-Saclay in Frankreich und der University of Cardiff in Großbritannien erkannte, dass ALMA das perfekte Werkzeug ist, um herauszufinden was wirklich passiert.

SDC 335.579-0.292 wurde im Rahmen von Beobachtungen mit dem Spitzer Space Telescope der NASA und dem Herschel-Weltraumobservatorium der ESA als eine eindrucksvolle kosmische Landschaft aus dunklen, dichten Gasfilamenten und Staub entdeckt. Das Astronomenteam nutzte ALMAs einzigartige Empfindlichkeit, um sich sowohl die Menge an Gas als auch dessen Bewegung innerhalb der dunklen Wolke im Detail anzusehen – und sie fanden ein wahres Monster.

„Die bemerkenswerten ALMA-Beobachtungen haben uns den ersten wirklich tiefen Einblick in die Vorgänge in einer derartigen Wolke geliefert”, erläutert Peretto. „Wir wollten sehen, wie sich Monstersterne bilden und wie sie wachsen, und dieses Ziel haben wir definitiv erreicht! Eine der Submillimeterquellen, die wir gefunden haben, ist ein wahrer Sternriese – der größte protostellare Kern, der jemals in der Milchstraße gesichtet wurde.”

Im Inneren dieses Kerns – dem Schoß des Sternembryos – wirbeln mehr als die fünfhundertfache Masse unserer Sonne herum [2]. Die Beobachtungen mit ALMA zeigen, dass noch viel mehr Material dabei ist, in das Innere zu strömen, so dass sich seine Masse noch weiter vergrößert. Dieses Material wird letzten Endes kollabieren und einen jungen Stern von bis zu einhundertfacher Sonnenmasse bilden – eine sehr seltene Spezies.

„Obwohl wir schon zuvor davon ausgegangen waren, dass diese Region ein guter Kandidat für eine Wolke war, die massereiche Sterne hervorbringen kann, haben wir nicht erwartet einen so massereichen Protostern in ihrem Zentrum zu finden”, ergänzt Peretto. „Wir schätzen, dass aus diesem Objekt ein Stern mit bis zu hundertfacher Sonnenmasse wird. Nur ungefähr einer aus zehntausend Sternen in der Milchstraße erreicht so eine hohe Masse!”

„Diese Sterne sind nicht nur selten, ihre Geburt verläuft extrem schnell und ihre Kindheit ist kurz. Also ist der Fund eines so massereichen Objektes so früh in seiner Entwicklung ein spektakuläres Ergebnis”, fügt Gary Fuller von der University of Manchester in Großbritannien und Mitglied des Teams hinzu.

Ana Duarte Cabral vom Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankreich, ein weiteres Mitglied der Gruppe betont: „Die ALMA-Beobachtungen machen die eindrucksvollen Details der Bewegungen des faserigen Netzwerks aus Staub und Gas sichtbar und zeigen, dass eine riesige Menge Gas in eine zentrale, kompakte Region strömt.” Diese Tatsache spricht deutlich für die Theorie des globalen Kollapses der Wolken zur Bildung massereicher Sterne und gegen den Prozess der fragmentierenden Wolke.

Die Beobachtungen waren Teil der frühen Phase wissenschaftlicher Beobachtungen von ALMA und nutzten nur ein Viertel der gesamten Antennenanordnung. „Wir haben es geschafft diese sehr detaillierten Beobachtungen mit nur einem Bruchteil des endgültigen Potentials von ALMA zu erhalten”, schließt Peretto. „ALMA wird unser Wissen über Sternentstehung auf jeden Fall revolutionieren und einige der derzeitigen Probleme lösen, aber sicherlich auch neue Fragen aufwerfen."

Endnoten

[1] Astronomen verwenden die Bezeichnung "massereiche Sterne" für Sterne mit einer Masse von zehn oder mehr Sonnenmassen.

[2] In dieser Sternentstehungsregion entstehen viele Sterne. Der 500 Sonnenmassen schwere protostellare Kern ist der massereichste unter einigen anderen.

Weitere Informationen

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Von europäischer Seite aus wird ALMA über die Europäische Südsternwarte (ESO) finanziert, in Nordamerika von der National Science Foundation (NSF) der USA in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC) und dem taiwanesischen National Science Council (NSC), und in Ostasien von den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Die hier vorgestellten Ergebnisse von Peretto et al. erschienen demnächst unter dem Titel „ Global collapse of molecular clouds as a formation mechanism for the most massive stars” in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Die beteiligten Wissenschaftler sind N. Peretto (CEA/AIM Paris Saclay, Frankreich; University of Cardiff, Großbritannien), G. A. Fuller (University of Manchester, Großbritannien; Jodrell Bank Centre for Astrophysics und UK ALMA Regional Centre Node), A. Duarte-Cabral (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankreich), A. Avison (University of Manchester,Großbritannien; UK ALMA Regional Centre node), P. Hennebelle (CEA/AIM Paris Saclay, Frankreich), J. E. Pineda (University of Manchester, Großbritannien; UK ALMA Regional Centre node; ESO, Garching), Ph. André (CEA/AIM Paris Saclay, Frankreich), S. Bontemps (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankreich), F. Motte (CEA/AIM Paris Saclay, Frankreich), N. Schneider (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Frankreich) und S. Molinari (INAF, Rom, Italien).

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 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. 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 dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europäische Partner bei den neuartigen Verbundteleskop ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop mit 39 Metern Durchmesser für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird: das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

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-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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School of Physics and Astronomy, Cardiff University
Cardiff, UK
Tel: +44 29 208 75314
E-Mail: Nicolas.Peretto@astro.cf.ac.uk

Gary Fuller
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester
Manchester, UK
Tel: +44 161 306 3653
E-Mail: G.Fuller@manchester.ac.uk

Ana Duarte-Cabral
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
E-Mail: Ana.Cabral@obs.u-bordeaux1.fr

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