Magnetische Felder enthüllen Geheimnisse der Sternentstehung

PERSEUS / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein faszinierendes Phänomen im Universum könnte helfen, das Rätsel der Sternentstehung zu lösen. Forscher haben mit Hilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile das Objekt HH 211 untersucht, das sich 1.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Perseus befindet. Diese Entdeckung könnte neue Einblicke in die Rolle von magnetischen Feldern bei der Bildung von Sternen bieten.

Die Entstehung von Sternen ist ein Prozess, der trotz seiner scheinbaren Einfachheit noch immer viele Fragen aufwirft. Sterne entstehen in dichten Wolken aus kaltem Gas und Staub, die unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren, sobald sie eine bestimmte Masse erreicht haben. Dabei wird ein Protostern geboren, der Materie aus seiner Umgebung anzieht und eine rotierende Scheibe aus Gas und Staub, die sogenannte Akkretionsscheibe, um sich bildet.

Diese Akkretionsscheibe spielt eine entscheidende Rolle im Wachstumsprozess des jungen Sterns. Wenn die Scheibe jedoch zu schnell rotiert, kann die Materie nicht einfach in den Stern fallen. Astronomen vermuten, dass junge Sterne einen Teil dieser Materie in Form von energiereichen Jets, den sogenannten protostellaren Jets, ausstoßen, um den Prozess zu erleichtern.

Ein Hauptproblem bei der Bestätigung dieser Theorie ist, dass die Jets aus Regionen nahe dem Stern stammen, die selbst mit den leistungsstärksten Teleskopen nicht sichtbar sind. Forscher haben vorgeschlagen, dass das Magnetfeld im protostellaren System beim Start dieser Jets eine Rolle spielen könnte. Eine neue Aufnahme hat nun erstmals Licht auf dieses Phänomen geworfen.

In einer Studie, die am 13. August in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, nutzten Forscher das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile, um das Objekt HH 211 zu untersuchen. Dieses befindet sich 1.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Perseus und ist ein Herbig-Haro-Objekt, eine helle Region, die durch die mächtigen Jets neugeborener Sterne entsteht. Das System ist erst 35.000 Jahre alt und beherbergt einen winzigen zentralen Protostern mit nur 0,06-facher Sonnenmasse.

HH 211 zeichnet sich durch einen hellen bipolaren Jet aus, zwei Strahlen aus ionisiertem Material, die in entgegengesetzte Richtungen austreten. Dieses System ist eines der wenigen bekannten Beispiele, bei denen ein Magnetfeld nachgewiesen wurde, was eine seltene Gelegenheit bietet, die Modelle zur magnetfeldgetriebenen Ausstoßung zu erforschen.

Die ALMA-Beobachtungen zeigten, dass der Jet mit Geschwindigkeiten von etwa 107 Kilometern pro Sekunde rast, aber interessanterweise relativ langsam rotiert. Dies deutet darauf hin, dass der bipolare Jet überschüssige Rotationsenergie abgeführt hat. Durch die Berücksichtigung des Drehimpuls- und Energieerhaltungsgesetzes berechneten die Forscher, dass der Jet von der innersten Kante der Akkretionsscheibe stammt, nur 0,02 astronomische Einheiten oder etwa 3 Millionen Kilometer vom Stern entfernt.

Ihre Ergebnisse stimmen mit einem der Modelle überein, das erklärt, wie ein Magnetfeld wie eine Schleuder wirken kann, um Gas nach außen zu schleudern. In dem spektakulären Bild, das vom James Webb Space Telescope (JWST) in nahen Infrarotwellenlängen aufgenommen wurde, wird das farbenfrohe Schauspiel des bipolaren Jets eingefangen. Allerdings wird die Sicht des JWST durch den dichten Staub um die zentrale Region blockiert.

Dank der neuen Studie enthüllten die ALMA-Daten den entscheidenden dünnen Teil in der Mitte in den Submillimeter-Wellenlängen. Die ALMA-Daten wurden hier mit den JWST-Daten überlagert, um ein vollständiges Bild davon zu schaffen, wie neue Sterne entstehen. Das vergrößerte Graustufenbild, das von ALMA aufgenommen wurde, zeigt deutlich, wie der Jet von der Akkretionsscheibe gestartet wird.

Dies ist das erste Mal, dass der Startort eines protostellaren Jets erfasst wurde. Die Entdeckung bestätigt auch, dass diese Jets eine entscheidende Rolle beim Wachstum neugeborener Sterne spielen, indem sie den Drehimpuls von der Akkretionsscheibe entfernen und es der Materie ermöglichen, leichter auf den Stern zu fallen.

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