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Geburt eines Sternenquartetts

Ein internationales Forschungsteam hat im All etwas Aussergewöhnliches entdeckt: Ein sich neu formierendes Sternensystem, das aus Teilen einer fadenförmigen Gaswolke hervorgeht.

10. Februar 2015

Ein internationales Team von Astrophysikern ist Zeuge eines besonderen Ereignisses geworden: Im Sternbild Perseus entdeckten Forscherinnen und Forscher erstmals die Entstehung eines vierpoligen Sternensystems, das sich aus weit auseinanderliegenden Fragmenten einer fadenförmigen Gaswolke bildete. Das Sternensystem besteht aus einem noch jungen Stern, der sich in einer frühen Entstehungsphase befindet, und aus drei kondensierenden Gaswolken, die durch Gravitationskräfte rasch verdichtet werden. Berechnungen der Astrophysiker zufolge wird sich jede der Gaswolken in 40‘000 Jahren zu einem Stern formieren. Die Sterne dürften relativ klein sein und nur rund einen Zehntel der Masse unserer Sonne erreichen. Der Abstand zwischen den einzelnen Sternen beträgt mehr als das Tausendfache der durchschnittlichen Distanz zwischen Sonne und Erde.

Dieses Herschel-Bild zeigt den Staub in der Region in blau, das dichte Gas (in geringerer Auflösung) in grün, und das dichte Gas (in hoher Auflösung) - incl. Filamenten - in rot. Beim Klick auf das Bild öffnet sich eine vergrößtere Darstellung des Zentralbereiches. Bild vergrößern
Dieses Herschel-Bild zeigt den Staub in der Region in blau, das dichte Gas (in geringerer Auflösung) in grün, und das dichte Gas (in hoher Auflösung) - incl. Filamenten - in rot. Beim Klick auf das Bild öffnet sich eine vergrößtere Darstellung des Zentralbereiches. [weniger]

Instabiler Quadrupol bricht auseinander

Die Fachleute berechneten, dass die beiden Sterne mit der kürzesten Distanz zueinander ein stabiles Doppelsystem bilden, während die beiden anderen weiter entfernten Sterne nach rund einer halben Million Jahre ins All hinausgeschleudert werden. „Sternensysteme mit mehr als drei Mitgliedern sind instabil und störungsanfällig”, sagt Jaime Pineda vom Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik. Er ist Erstautor einer Studie, die soeben in “Nature” erschienen ist. So sei das wahrscheinlichste Szenario, dass der Quadrupol zerfallen und nur „kurze“ Zeit Bestand haben werde.

Die Forscher konnten nicht nur erstmals die Entstehung eines multiplen Sternensystems aus einer fragmentierten Gaswolke beobachten. Ungewöhnlich ist auch, wie schnell sich das System bildet. Die veranschlagten 40‘000 Jahre sind für astronomische Verhältnisse “aussergewöhnlich rasch”, betont Pineda. Auch konnte bisher noch nie jemand beobachten, dass sich Sternensysteme aus Teilen einer fadenförmigen Gaswolke bilden. “Zuerst dachten wir, dass die Fragmente nicht miteinander in Wechselwirkung treten würden.” Oftmals würden sich nur Dreiersysteme bilden.

Künstlerische Darstellung der Ergebnisse: Das linke Bild zeigt den Stern und drei dichte Gaskonzentrationen. Das rechte Bild zeigt das System, nachdem sich die anderen Sterne gebildet haben. Bild vergrößern
Künstlerische Darstellung der Ergebnisse: Das linke Bild zeigt den Stern und drei dichte Gaskonzentrationen. Das rechte Bild zeigt das System, nachdem sich die anderen Sterne gebildet haben. [weniger]

Einmaliges System untersucht

Pineda ist Mitglied einer Forschungskollaboration, die das Sternensystem beobachtete sowie dessen Werden und Vergehen simulierte. Er arbeitete zur Zeit dieser Entdeckung als Postdoc am Institut für Astronomie der ETH Zürich in der Gruppe von Professor Michael Meyer, genauso wie Mitautor Richard Parker, der am Computer die Stabilität des Sternensystems bestimmte. An der Arbeit beteiligt waren Astrophysikerinnen und Astrophysiker mehrerer amerikanischer und europäischer Hochschulen, darunter die Universitäten von Harvard, Yale und Liverpool John Moores. Ihre Beobachtungen machten die Forschenden mit einem Very Large Array (VLA) in den Vereinigten Staaten. Damit wiesen sie die von Ammoniummolekülen (NH3) ausgehenden Emissionen nach. Ammonium ist Bestandteil der Gaswolke.

“Mehrfach-Sternensysteme sind an sich in unserer Galaxie sehr häufig”, sagt Michael Meyer, Professor am Institut für Astronomie der ETH Zürich. Die meisten Forscher haben sich jedoch auf die “Geburt” und Entwicklung einzelner Sterne konzentriert, da dies nicht so komplex sei. Ausserdem würden sich diejenigen Wissenschaftler, die Mehrfachsysteme analysierten,  mehr auf das Endresultat der Sternenbildung fokussieren. “Deshalb ist diese Entdeckung auch etwas ganz Besonderes.”