Wie massereiche Sterne ihre Masse erhalten

  • 02. November 2015

Stabile Gas- und Staubscheibe um einen der massereichsten jungen Sterne unserer Galaxie entdeckt.

Wie erreichen Sterne Massen von mehr als dem Hundert­fachen der Sonnenmasse? Seit langem nehmen Astronomen an, dass Gas- und Staubscheiben um die jungen Sterne eine Rolle dabei spielen, Materie auf einige der später masse­reichsten Sterne zu lenken. Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Katharine Johnston von der University of Leeds , zu dem auch Forscher des MPIA gehören, hat nun erstmals eine stabile Scheibe um einen der masse­reichsten jungen Sterne unserer Galaxie entdeckt.

Gas- und Staubscheibe

Abb.: Künstlerische Darstellung der Gas- und Staubscheibe um den massereichen jungen Stern AFGL 4176, die Astronomen jetzt nachgewiesen haben. (Bild: K. G. Johnston / ESO)

Das Beobachtungsobjekt trägt die Katalognummer AFGL 4176 und ist O-Stern im südlichen Sternbild Zentaur, direkt neben dem Kreuz des Südens, rund 14.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die inneren Regionen solcher gerade in Entstehung begriffener masse­reicher Sterne sind hinter einer Hülle aus Gas und Staub verborgen. Mithilfe des ALMA-Observatoriums, das Beobachtungen im Millimeter- und Submillimeter­bereich erlaubt, konnten die Astronomen in das Innere der Hülle blicken und dort eine scheiben­artige, rotierende Struktur nachweisen. Um diese Beobachtung zu bestätigen, verglichen die Astronomen mehr als 10.000 simulierte Modell­scheiben mit verschiedenen Eigenschaften mit den Beobachtungsdaten.

Die beste Übereinstimmung ergab sich für eine stabile Keplersche Scheibe, für die sowohl der Gravitations­einfluss des Zentralsterns als auch jener der Scheiben­materie selbst eine wichtige Rolle spielen. Der Scheiben­radius ist rund zweitausend Mal so groß wie der mittlere Abstand der Erde von der Sonne, bei einer Gesamtmasse der Scheibe von zwölf Sonnenmassen. Der Stern hat eine Masse von rund 25 Sonnenmassen.

Solche Scheiben könnten eine Schlüsselrolle für das Wachstum masse­reicher Sterne spielen und insbesondere erklären, wie sich trotz des beträchtlichen Strahlungs­drucks des jungen Sterns noch hinreichend viel zusätzliche Materie ansammeln kann, wie es für die Entstehung der masse­reichsten bekannten Sterne notwendig wäre. Doch bislang konnten stabile Scheiben um die masse­reichsten Stern-Embryonen nicht sicher nachgewiesen werden.

Die Beobachtungen von Johnston und ihren Kollegen zeigen deutlich, dass zumindest einer der masse­reichsten Sterne in gleicher Weise entstehen könnte wie seine masse­ärmeren Verwandten: mit Mechanismen, die trotz der Unterschiede in Skalen und Zeitverlauf dieselben sind wie bei masse­ärmeren Sternen, und mit Materie, die von einer Keplerscheibe auf den wachsenden jungen Stern geleitet wird.

MPIA / RK

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