Sterne entstehen, wenn die Gravitation Materie innerhalb riesiger Wolken aus Gas und Staub zusammenzieht. Aber die Gravitation ist nicht als die einzige Kraft am Werk. Sowohl Turbulenzen als auch magnetische Felder kämpfen mit der Gravitation – durch das Aufstauen von Materie beziehungsweise durch die Kanalisierung und Begrenzung von Gasströmen. Eine neue Forschungsarbeit über magnetische Felder zeigt, dass sie die Sternentstehung in vielen verschiedenen Entfernungsmaßstäben beeinflussen – von hunderten Lichtjahren bis hinunter zu einem Bruchteil eines Lichtjahrs.
Die neue Studie, die vom Journal Nature am 30. März 2015 online veröffentlicht wurde, untersuchte den Katzenpfotennebel, der auch als NGC 6334 bekannt ist. Dieser Nebel enthält etwa 200.000 Sonnenmassen Materie, aus der neue Sterne entstehen. Manche von ihnen besitzen eine Masse zwischen 30 und 40 Sonnenmassen. Der Nebel liegt rund 5.500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Skorpion (Scorpius).
Das Team maß sorgfältig die Ausrichtung der Magnetfelder innerhalb des Katzenpfotennebels. “Wir stellten fest, dass die Richtung der Magnetfelder von großen zu kleinen Skalen recht gut erkennbar ist. Das deutet darauf hin, dass die Eigengravitation und die Wolkenturbulenzen nicht in der Lage sind, die Richtung des Feldes wesentlich zu verändern”, sagte der Hauptautor Hua-bai Li von der Chinese University of Hong Kong. Er führte die hoch aufgelösten Beobachtungen durch, als er Postdoktorand am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) war.
“Obwohl sie viel schwächer als das Erdmagnetfeld sind, haben diese kosmischen Magnetfelder einen starken Einfluss auf die Regulierung dessen, wie sich Sterne bilden”, ergänzte Co-Autor T. K. Sridharan vom CfA.
Das Team beobachtete polarisiertes Licht aus dem Staub innerhalb des Nebels mit mehreren Einrichtungen, darunter dem Submillimeter Array (SMA) des Smithsonian Astrophysical Observatory. “Die einzigartige Fähigkeit des SMA, die Polarisation mit hoher Winkelauflösung zu messen, erlaubte den Zugang zu den Magnetfeldern auf kleinsten räumlichen Entfernungsskalen”, sagte Ray Blundell vom CfA, der Direktor des SMA. “Das SMA hat entscheidende Beiträge auf diesem Gebiet gemacht und setzt seine Arbeit fort”, sagte der Co-Autor Qizhou Zhang vom CfA.
Weil sich Staubkörnchen an dem Magnetfeld ausrichten, konnten die Wissenschaftler die Emissionen des Staubs verwenden, um die Geometrie des Feldes zu vermessen. Die Forscher stellten fest, dass die Magnetfelder dazu neigen, in die gleiche Richtung zu weisen, obwohl sich die von ihnen untersuchten relativen Entfernungsskalen um mehrere Größenordnungen unterscheiden. Die Magnetfelder richteten sich nur auf den kleinsten Entfernungsskalen anders aus, wo starke Wechselwirkungen mit neu gebildeten Sternen andere Bewegungen erzeugten. Diese Arbeit repräsentiert das erste Mal, dass Magnetfelder in einer einzigen Region über so viele verschiedene Entfernungsskalen hinweg gemessen wurden. Sie zieht außerdem interessante Schlussfolgerungen hinsichtlich der Vergangenheit unserer Galaxie nach sich.
Wenn eine Molekülwolke kollabiert, um Sterne hervorzubringen, behindern Magnetfelder diesen Prozess. Infolgedessen wird nur ein Bruchteil der Wolkenmaterie in Sterne umgesetzt. Der Rest wird im Weltraum zerstreut, wo er verfügbar ist, um neue Sterngenerationen entstehen zu lassen. Dank der Magnetfelder wird der Sternentstehungsprozess in die Länge gezogen.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hat seinen Hauptsitz in Cambridge (Massachusetts) und ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen erforschen hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/2015-09
(THK)
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