SOFIA gibt neue Einblicke in den Pferdekopfnebel

Dieses Bild zeigt den Pferdekopfnebel (Rot und Grün) vor der umgebenden kalten Molekülwolke (Blau). In den roten Bereichen werden Kohlenmonoxidmoleküle innerhalb des dichten Nebels vor der Strahlung naher Sterne geschützt. Grün markiert sind Kohlenstoffatome, die von der Strahlung beeinflusst werden. (Credits: NASA / SOFIA / J. Bally et. al)
Dieses Bild zeigt den Pferdekopfnebel (Rot und Grün) vor der umgebenden kalten Molekülwolke (Blau). In den roten Bereichen werden Kohlenmonoxidmoleküle innerhalb des dichten Nebels vor der Strahlung naher Sterne geschützt. Grün markiert sind Kohlenstoffatome, die von der Strahlung beeinflusst werden. (Credits: NASA / SOFIA / J. Bally et. al)

Zwei Forschungsteams haben eine vom SOFIA-Teleskop (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) erstellte Karte verwendet, um neue Erkenntnisse über Sterne zu gewinnen, die im berühmten Pferdekopfnebel im Sternbild Orion entstehen. Die Karte offenbart entscheidende Details, um den Staub und das Gas, das an der Sternentstehung beteiligt ist, zu verstehen.

Der Pferdekopfnebel ist in die viel größere Orion-B-Riesenmolekülwolke eingebettet und extrem dicht – er besitzt genug Masse, um etwa 30 sonnenähnliche Sterne hervorzubringen. Er markiert die Grenze zwischen der umgebenden kalten Molekülwolke, die mit den Rohmaterialien zur Bildung von Sternen und Planetensystemen angereichert ist, und dem westlich liegenden Gebiet, wo sich bereits massereiche Sterne gebildet haben.

Aber die Strahlung der Sterne erodiert diese Rohmaterialien. Während die kalten Moleküle wie Kohlenstoffmonoxid tief innerhalb des dichten Nebels vor dieser Strahlung geschützt werden, sind Moleküle an dessen Oberfläche ihr ausgesetzt. Das löst Reaktionen aus, die die Sternentstehungsprozesse beeinflussen können, darunter die Umwandlung von Kohlenstoffmonoxidmolekülen in Kohlenstoffatome und Ionen. Dieser Prozess wird als Ionisation bezeichnet.

Ein Team unter Leitung von John Bally vom Center for Astrophysics and Space Astronomy an der University of Colorado in Boulder wollte feststellen, ob die intensive Strahlung der nahen Sterne stark genug ist, um das Gas innerhalb des Nebels zu komprimieren und neue Sternbildungsprozesse anzustoßen. Die Forscher kombinierten Daten von SOFIA und zwei anderen Observatorien, um einen vielfältigen Einblick in die Struktur und die Bewegung der dort vorhandenen Moleküle zu bekommen.

Ballys Team fand heraus, dass die Strahlung der nahen Sterne heißes Plasma erzeugt, welches das kalte Gas innerhalb des Pferdekopfnebels komprimiert, aber die Kompression reicht nicht aus, um die Geburt weiterer Sterne auszulösen. Nichtsdestotrotz erfuhren sie wichtige Eigenschaften über die Struktur des Nebels.

Die Strahlung erzeugte eine vernichtende Ionisationswelle, die über die Wolke hereinbrach. Diese Welle wurde von dem dichten Pferdekopfnebelteil der Wolke aufgehalten, so dass sich die Welle um ihn herum ausbreitete. Der Pferdekopfnebel entwickelte seine markante Form, weil er dicht genug war, um den zerstörerischen Kräften der Ionisationswelle zu widerstehen.

“Die Gestalt des kultigen Pferdekopfnebels spricht für die Bewegung und die Geschwindigkeit dieses Prozesses”, sagte Bally. “Sie verdeutlicht sehr gut, was passiert, wenn eine Molekülwolke von ionisierender Strahlung zerstört wird.”

Die Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie Sterne im Pferdekopfnebel entstanden sind und warum keine nachfolgenden Sterne gebildet wurden. Seine Nähe zur Erde erlaubt Astronomen, ihn sehr detailliert zu untersuchen. Das liefert Anhaltspunkte dafür, wie Sterne in fernen Galaxien gebildet werden könnten, die zu weit entfernt sind, um sie sogar mit den leistungsfähigsten Teleskopen gut beobachten zu können.

“Durch Studien wie diese erfahren wir, dass die Sternentstehung ein selbstbegrenzender Prozess ist”, sagte Bally. “Die ersten Sterne, die in einer Wolke entstehen, können die Geburt weiterer Sterne in der Nachbarschaft verhindern, indem sie die benachbarten Bereiche der Wolke zerstören.”

In einer anderen auf der SOFIA-Karte basierenden Studie analysierte ein Forschungsteam unter Leitung von Cornelia Pabst von der Leiden University (Niederlande) die Struktur und Helligkeit des Gases innerhalb der kalten, dunklen Regionen im Pferdekopfnebel und dessen Umgebung. Diese Region weist verglichen mit der Orion-B-Riesenmolekülwolke oder dem südwestlich gelegenen Orionnebel sehr wenig Sternentstehungsprozesse auf. Pabst und ihr Team wollten die physikalischen Bedingungen in der Dunkelregion verstehen, welche die Sternentstehungsrate beeinflussen könnten.

Sie stellten fest, dass die Form, Struktur und Helligkeit des Gases in dem Nebel nicht zu den existierenden Modellen passt. Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um zu ergründen, warum die Modelle nicht mit dem übereinstimmen, was beobachtet wurde.

“Auch wenn wir nur einen sehr kleinen Teil dieser Molekülwolke betrachtet haben, beginnen wir zu verstehen, dass dies alles komplizierter ist als das, was die Modelle anfangs vorhergesagt hatten”, sagte Pabst. “Diese Karte stellt schöne, wertvolle Daten dar, die wir mit zukünftigen Beobachtungen kombinieren können, um zu verstehen, wie Sterne lokal in unserer Galaxie entstehen. So können wir das zu extragalaktischer Forschung in Beziehung setzen.”

Die Studien wurden im Astronomical Journal und in Astronomy and Astrophysics veröffentlicht.

Die Karte des Pferdekopfnebels, die von den beiden Teams genutzt wurde, wurde mit SOFIAs verbessertem GREAT-Instrument erstellt. Es erhielt ein Upgrade, um 14 Detektoren gleichzeitig nutzen zu können – auf diese Weise entstand die Karte deutlich schneller, als es mit früheren Observatorien möglich gewesen wäre, die nur einen einzigen Detektor verwendeten.

“Wir hätten diese Forschungsarbeit ohne SOFIA und sein verbessertes GREAT-Instrument nicht durchführen können”, sagte Bally. “Weil SOFIA nach jedem Flug landet, können seine Instrumente angepasst, justiert und verbessert werden, was bei weltraumbasierten Observatorien nicht der Fall ist. SOFIA ist entscheidend für die Entwicklung noch leistungsfähigerer und verlässlicherer Instrumente für den zukünftigen Einsatz im Weltraum.”

SOFIA ist ein Flugzeug des Typs Boeing 747SP, das modifiziert wurde, um ein 2,5-Meter-Teleskop zu tragen. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das Ames Research Center im kalifornischen Silicon Valley leitet das SOFIA-Programm und die Wissenschafts- und Missionsoperationen in Zusammenarbeit mit der Universities Space Research Association in Columbia (Maryland) und dem Deutschen SOFIA Institut (DSI) an der Universität Stuttgart. Das Flugzeug ist am Hangar 703 des Armstrong Flight Research Center in Palmdale (Kalifornien) stationiert.

Quelle

(THK)

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