Astronomen haben einen neuen Code entwickelt, um die Entstehung eines jungen Sternenhaufens zu simulieren. Der Vergleich mit dem gut bekannten echten Fall des Orionnebels zeigt, dass seine dezentrale Blase aus ionisiertem Gas durch einen massereichen Stern entstand, der aus dem neu geborenen Sternhaufen herauskatapultiert wurde, aber jetzt wieder in ihn zurückfällt.
Sterngruppen bilden sich oft zusammen in Wolken aus kaltem Wasserstoffgas. Die hellsten und massereichsten Sterne ionisieren das umgebende Gas und machen es zu heiß, um neue Sterne zu bilden. Auf diese Weise agieren massereiche Sterne als Feedback und bringen neue Sternentstehungsprozesse zum Erliegen. Die Rolle dieser massereichen Sterne ist wichtig, um den Prozess der Sternentstehung in seiner Gesamtheit zu verstehen. Aber in vielen Fällen – beispielsweise im Orionnebel – ist die ionisierte Blase nicht auf die massereichsten Sterne des Sternhaufens zentriert.
Um solche dezentralen Blasen zu bilden, muss das ionisierende Licht der massereichen Sterne in dem Sternhaufens das dichte molekulare Gas im Zentrum des Sternhaufens durchqueren und die Randbereiche des Sternhaufens erreichen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass verstreute massereiche Sterne ein Loch in das dichte molekulare Gas in der Zentralregion reißen können, um die Bildung von dezentralen Blasen anzustoßen.
Ein Forschungsteam unter Leitung von Michiko Fuji von der University of Tokyo verbrachte zwei Jahre mit der Entwicklung eines Simulationscodes, der die Bewegungen einzelner Sterne präzise rekonstruieren kann. Dann simulierten die Wissenschaftler einen Fall ähnlich des Orionnebels mit ATERUI II, dem vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) betriebenen weltweit leistungsstärksten Supercomputer für astronomische Simulationen.
“Die Geschwindigkeitsverteilung der Sterne in der Simulation passt zu den Ergebnissen der Beobachtungen”, erklärte Yoshito Shimajiri, ein Mitglied des Teams am NAOJ. “Die Simulationen zeigen, dass massereiche, helle, junge Sterne durch gravitative Wechselwirkungen mit anderen Sternen aus dem Sternhaufen herauskatapultiert werden können.”
Kohei Hattori vom NAOJ führte einen Teil der Analyse durch und sagte: “Manche dieser herauskatapultierten Sterne kehren nicht wieder zurück. In anderen Fällen, wie es etwa im Orionnebel beobachtet wird, kann ein massereicher Stern in einige Entfernung jenseits des Sternhaufens katapultiert werden, wo er eine ionisierte Blase entstehen lässt. Dann fällt er wieder zurück in den Sternhaufen.”
“Diese Simulation ist nicht die Grenze unseres Simulationscodes. Wenn wir eine größere Anzahl an Prozessoren nutzen, kann er sogar noch größere Sternhaufen simulieren. Als nächstes wollen wir die erste Simulation für Kugelsternhaufen auf Grundlage der Einzelsterne simulieren, welche 100 Mal massereicher als die Sternhaufen in dieser Studie sind.”
Die Ergebnisse erschienen am 8. Juni 2022 unter dem Titel “SIRIUS Project. Ⅴ. Formation of off-center ionized bubbles associated with Orion Nebula Cluster” in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
(THK)
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