RUB-Astronomen beobachten Geburt eines Sterngiganten

Jahrelange Diskussion beendet. NATURE berichtet: Staubscheibe füttert auch schwere Sterne

Eine jahrelange Diskussion unter Astronomen beendet nun die spektakuläre Beobachtung eines internationalen Forscherteams um Prof. Dr. Rolf Chini (Astronomisches Institut der RUB): Die Astronomen wurden als erste „Augen“zeugen der Geburt eines Sterngiganten. Mit ihrer direkten Beobachtung im Infrarotbereich wiesen sie nach, dass sich in der Entstehung befindliche massereiche Sterne trotz des enormen Strahlungsdrucks, der schon früh von ihnen ausgeht, Gas und Staub aus ihrer Umgebung einverleiben und so wachsen. Möglich ist das durch eine spezielle Geometrie der sie umgebenden Scheibe aus Gas und Staub. Über ihre Beobachtung berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins NATURE.

Kleine Sterne schlucken Staub

Die Größe von Sternen im Weltall variiert vom Winzling bis zum Giganten: Die Masse eines Sterns kann vom 0,1- bis zum 100-fachen der Masse unserer Sonne betragen. Massearme Sterne – wie auch die Sonne – bilden sich durch die Zusammenballung von Wolken aus Gas und Staub. Der sog. Protostern wächst auf diese Weise so lange, bis die Temperatur, die sich durch den Druck in seinem Inneren erhöht, ausreicht, um die Kernfusion zu zünden. Restliches Material aus der Staubwolke sammelt sich zu einer Scheibe um den Stern, aus der sich dann Planeten bilden können. Dieses Bild wurde in den letzten Jahren durch zahlreiche Beobachtungen für sonnenähnliche Sterne bestätigt.

Große Sterne sprengen ihre Hülle

Strittig war jedoch bislang, wie sich große, massereiche Sterne bilden können. Theoretische Überlegungen ergaben, dass das anders funktionieren müsste als bei massearmen: Mit zunehmender Sternmasse, die einen größeren Druck und höhere Temperaturen in einer früheren Phase des Sternwachstums mit sich bringt, setzt die Kernfusion im Inneren des Sterns früher ein. Dadurch entsteht früh ein großer sog. Strahlungsdruck, der von innen her auf den umgebenden Staub trifft und ihn auseinander treibt. „Der neue Stern sprengt so seine eigene Hülle, sodass kein Material mehr zur Oberfläche des Sterns gelangt und er eigentlich nicht mehr wachsen kann“, erklärt Prof. Chini. Die Bildung von Sternen über zehn Sonnenmassen sollte daher nicht mehr möglich sein. Da es sie aber nachweislich gibt, behalfen sich die Astronomen mit verschiedenen Theorien. Als ein Ausweg wurde z. B. vorgeschlagen, dass massereiche Sterne vielleicht durch die Verschmelzung von Sternen geringerer Masse gebildet werden könnten.

Spezielle Geometrie der Staubscheibe hilft beim Wachsen

Wie es wirklich zu massereichen Sternen kommt, zeigten die Beobachtungen des Forscherteams mit einem modernen 8-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte auf dem Paranal in Chile im Infrarotbereich. Sie beobachteten, dass ein protostellares Objekt von etwa 20 Sonnenmassen von einer riesigen rotierenden Staubscheibe umgeben ist, deren spezielle Geometrie es erlaubt, ständig weiteres Material auf den Protostern zu transportieren: „Die Scheibe liegt um den Äquator des Protosterns und verjüngt sich trichterförmig von außen nach innen. Von der schmalen Seite der Scheibe aus fällt weiterhin Staub auf den Stern, etwa 30 Prozent davon gelangt bis zur Oberfläche und lässt den Stern weiter wachsen. Die restlichen 70 Prozent werden vom Strahlungsdruck ins All geschleudert,“ erläutert Prof. Chini. Die Staubscheibe ist über 200-mal größer als unser Sonnensystem und stellt ein Gasreservoir von wenigstens 100 Sonnenmassen dar – genügend Material, um den entstehenden Stern in einigen 1000 Jahren zu einem wahren Giganten anwachsen zu lassen.

Titelaufnahme

Rolf Chini, Vera Hoffmeister, Stefan Kimeswenger, Markus Nielbock, Dieter Nürnberger, Linda Schmidtobreick & Michael Sterzik: The birth of a massive star. In: NATURE, Bd. 430, Nr. 6988

Weitere Informationen

Prof. Dr. Rolf Chini, AIRUB, Astronomisches Institut der Ruhr-Universität Bochum, NA 7/176, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-25802, Fax: -14412, E-Mail: chini@astro.rub.de