Die Entstehung eines Sterns klingt wie ein simpler Prozess: Eine Gaswolke kollabiert und wird dichter und heißer, bis die Kernfusion einsetzt und ein Stern zu leuchten beginnt. Die Realität ist aber komplexer und spektakulärer.
Wirbelndes Gas rotiert schneller und schneller, wobei es den entstehenden Stern in Stücke zu zerreißen droht. Materieklumpen werden in Magnetfeldern gefangen und mit Überschallgeschwindigkeiten nach außen katapultiert. All das geschieht innerhalb einer Staubwolke, die sichtbares Licht blockiert. Das James Webb Space Telescope der NASA wird diesen Staubschleier durchdringen und neue Geheimnisse der Sterngeburt lüften.
Wenn eine interstellare Gaswolke kollabiert, rotiert sie schneller – genau wie eine Eiskunstläuferin, die bei einer Pirouette die Arme einzieht. Die einzige Möglichkeit für das Gas, weiter nach innen zu gelangen, besteht darin, einen Teil des Drehimpulses zu verlieren.
Bei einem Prozess, der noch nicht vollständig verstanden ist, kanalisieren Magnetfelder einen Teil der wirbelnden Materie in zwei Jets, die in entgegengesetzte Richtungen nach außen schießen. Diese Jets bewegen sich mit hunderten Kilometern pro Sekunde und erstrecken sich über mehrere Lichtjahre.
“Jets sind Hinweise auf die Entstehung von Sternen”, sagte der Astronom Tom Ray vom Dublin Institute for Advanced Studies. Ray und viele andere Wissenschaftler planen das James Webb Space Telescope zu nutzen, um diese Jets und stellare Abströmungen zu untersuchen. Zu ihren Zielen gehört es, mehr darüber zu erfahren, wie Sterne entstehen und wie ihre Jets mit dem umgebenden interstellaren Medium aus Gas und Staub interagieren.
Schockwellen im Weltall
Sie werden Objekte wie Herbig-Haro (HH) 212 erforschen, das rund 1.400 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Orion liegt. Im Zentrum von HH 212 befindet sich ein gerade entstehender Stern (ein sogenannter Protostern), der letztendlich wachsen wird, um ungefähr die Masse der Sonne zu erreichen. Die Jets von diesem Protostern erstrecken sich etwa fünf Lichtjahre weit in den Weltraum.
Die Materie in den Jets bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit. Wenn sie auf umgebende Materie trifft, erzeugt sie eine Schockwelle ähnlich dem Überschallknall eines Überschallflugzeugs. Die Schockwelle heizt das interstellare Gas auf und lässt es in bestimmten Wellenlängen leuchten, die von den Bedingungen in der Schockwelle selbst abhängen.
“Mit dem James Webb Space Telescope werden wir in der Lage sein, die Wechselwirkungen des Protosterns mit seiner Umgebung zu aufzudecken, die zuvor zu einem einzigen Fleck verschmolzen war”, sagte Ewine van Dishoeck von der Leiden University.
Die exzellente Winkelauflösung des James Webb Space Telescope wird ihm erlauben, die feinsten Details aufzunehmen. Damit wird es möglich, Strukturen von der Größe des Sonnensystems in Distanzen von Objekten wie HH 212 zu beobachten. Und da die Materie umso früher abgestoßen wurde, je weiter man sich entlang des Jets von dem Protostern entfernt, können Astronomen die Geschichte dessen untersuchen, wie der Stern Materie angesammelt hat, der sogenannte Akkretionsprozess.
“Das James Webb Space Telescope hat eine höhere Empfindlichkeit und eine bessere Winkelauflösung bei infraroten Wellenlängen als alles, was wir zuvor tun konnten. Es wird Fragen beantworten, die wir vom Boden aus nicht beantworten können”, sagte Alberto Noriega-Crespo vom Space Telescope Science Institute.
Es wird außerdem verschiedene infrarote Wellenlängen präzise unterscheiden. Damit wird es imstande sein, infrarotes Licht von einer Vielzahl chemischer Elemente zu registrieren, die mit der Schockwelle zusammenhängen, darunter Eisen, Neon und Schwefel.
Video-Link: https://youtu.be/KnJT4eSRGWE
Ein neuer Stern entsteht
HH 212 ist etwa 100.000 Jahre alt. Im Verlauf der nächsten Million Jahre wird sein Protostern eine Sonnenmasse Gas ansammeln. Der Rest der umgebenden Materie wird entweder zu Planeten kondensieren oder durch Abströmungen und andere Prozesse fortgeblasen. Letztendlich wird ein fertiger Stern erscheinen.
“Aus Untersuchungen von HH 212 und ähnlichen Objekten möchten wir erfahren, wie Jets und Abströmungen dem Stern helfen, aus seinem Kokon hervorzukommen”, sagte Mark McCaughrean von der European Space Agency.
Die hier beschriebenen Beobachtungen werden als Teil des Guaranteed Time Observation (GTO) Program durchgeführt. Das GTO-Programm stellt den Wissenschaftlern Beobachtungszeit zur Verfügung, die mit der NASA zusammengearbeitet haben, um die Instrumente des James Webb Space Telescope zu entwickeln.
Das James Webb Space Telescope wird das leistungsfähigste Weltraumforschungsobservatorium sein, wenn es im Jahr 2021 startet. Es wird Rätsel unseres Sonnensystems lösen, ferne Welten um andere Sterne beobachten, und die rätselhaften Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseres Platzes in ihm untersuchen. Das Teleskop ist ein internationales Projekt unter Leitung der NASA und ihrer Partner, der European Space Agency (ESA) und der Canadian Space Agency.
(THK)
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