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Sternentstehung : Vandalismus im Nebel

  • -Aktualisiert am

Sofia-Abbildung der Orionwolke: Der Stern Theta Orionis C (nicht sichtbar im hellen Zentrum des Bildes) verhindert weitere Sternentstehung innerhalb einer 13 LIchtjahre großen Blase. Bild: NASA/SOFIA/Pabst et. al

Geburtenkontrolle im interstellaren Medium: Welch katastrophale Wirkung ein junger Stern auf den Ort seiner Entstehung in der Orion-Wolke hat, zeigen neue Beobachtungen des Sofia-Observatoriums.

          Der Orionnebel ist die der Erde nächstgelegene Sternkrippe, in der auch massereiche Sterne entstehen: Knapp 1400 Lichtjahre von der Erde entfernt bilden sich diese in der gewaltigen Wolke aus Gas und Staub. In einer klaren Winternacht kann man den Orionnebel als schwachen Lichtfleck schon mit dem bloßem Auge sehen. Seine bizarre Form und seine relativ große Helligkeit machen ihn zu einem der meistfotografierten Himmelsobjekte überhaupt. Astronomen fasziniert aber weniger seine Schönheit. Für sie ist er ein ideales Studienobjekt, an dem sie die Prozesse bei der Bildung neuer Sterne im Detail untersuchen können.

          Ein junger Stern mit großem Einfluss

          Mit der fliegenden Sternwarte „Sofia“ fand ein Team um Cornelia Pabst von der Universität Leiden in den Niederlanden nun heraus, dass einer der jungen Sterne im Zentrum der Wolke maßgeblich für die Bewegung des ihn umgebenden Gases und damit auch für das äußere Erscheinungsbild des Nebels verantwortlich ist – und dabei gleichzeitig die Bildung neuer Sterne unterbindet

          Der Stern, Theta Orionis C, ist ein blauer Riesenstern. Er enthält rund 40 Mal mehr Materie als die Sonne und ist entsprechend leuchtstark und heiß. Erst vor wenigen Millionen Jahren, und damit vor astronomisch kurzer Zeit, hat er sich aus den Gasmassen des Orionnebels gebildet. Sein energiereiches Ultraviolettlicht sorgt nun für das Leuchten der Nebelwolke – ohne den Stern wäre das Gas sehr wahrscheinlich unsichtbar.

          Astronomie-Flugzeug „Sofia“

          Wie die Astronomen um Pabst in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, hat der von Theta Orionis C ausgehende intensive Wind aus geladenen Teilchen im Laufe der Zeit eine rund 13 Lichtjahre große Blase in dem Gasnebel geformt. Der Wind verhindert überdies, dass sich in der unmittelbaren Umgebung des Sterns weitere Sterne bilden können. Bislang dachten die Astronomen, dass für diese Art stellarer Geburtenkontrolle eher die als Supernova explodierenden Riesensterne verantwortlich sind.

          Mit erdgebundenen Teleskopen hätte das internationale Team unter Leitung von Wissenschaftlern der Universitäten Leiden und Köln den Orionnebel in diesem Detail wohl nicht durchleuchten können: Die dichte Gaswolke sieht zwar auf Fotografien eindrucksvoll aus, blockiert aber auch einen allzu tiefen Blick in ihr Inneres. Nur Infrarotlicht – bekannt als Wärmestrahlung – vermag den Nebelschleier zu durchdringen. Infrarotlicht wird aber andererseits vom Wasserdampf in der Erdatmosphäre zu großen Teilen absorbiert und erreicht die Erdoberfläche nicht.

          Fliegende Sternwarte im Bauch einer Boeing

          Pabst und ihr Team verwendeten daher die Flugzeugsternwarte „Sofia“ (kurz für „Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie“). Dieses weltweit einzigartige Observatorium wird von der Nasa gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben. Herzstück von Sofia ist ein 2,70 Meter durchmessendes Teleskop für Infrarotstrahlung, das in den Rumpf einer umgebauten Boeing-747SP eingebaut ist. In einer Flughöhe von etwa 13 Kilometern befindet sich Sofia über dem Großteil des Wasserdampfs der unteren Atmosphäre. Rund 160 Flüge absolviert die fliegende Sternwarte pro Jahr.

          Der Orion-Nebel, aufgenommen mit dem Very Large Teleskop der Europäischen Südsternwarte (Eso)  in Chile

          Das von Sofia erstellte Infrarotbild des Orionnebels zeigt Strukturen, die für erdgebundene Teleskope im sichtbaren Licht unsichtbar wären. Darüber hinaus enthält jedes seiner über zwei Millionen Pixel Informationen über das Lichtspektrum. Statt einer zweidimensionalen Fotografie handelt es sich also in Wirklichkeit um einen dreidimensionalen Datenkubus, der neben der Bildinformation auch Auskünfte über die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit der Gasmassen des Orionnebels enthält. Aus diesen Daten konnten die Forscher die zeitliche Entwicklung der Gaswolke nachvollziehen. Die große, blasenartige Struktur des Nebels, die auch schon auf normalen Fotografien sichtbar ist und die der Analyse zufolge eindeutig vom Partikelwind des Sterns Theta Orionis C stammt, expandiert demnach noch heute mit etwa 13 Kilometern pro Sekunde.

          Ihre Untersuchung zeige, so schreiben die Wissenschaftler in ihrem Aufsatz, dass die mechanische Energie des Sternwinds ausgesprochen effizient in die kinetische Energie der expandierenden Blase umgewandelt wird – und damit wesentlich mehr zur Turbulenz im Orionnebel beiträgt als Supernovaexplosionen.

          Für die Astrophysik ist das Verständnis solcher Prozesse in Gas- und Staubwolken wie dem Orionnebel besonders wichtig, denn sie bestimmen letztlich die Bildung und Entwicklung ganzer Galaxien. Kosmologen verwenden die Erkenntnisse ihrer Kollegen beispielsweise dazu, in aufwendigen Computersimulationen die Entwicklung von Galaxiengruppen und sogar des gesamten Universums nachzubilden und zu verstehen. Ihre Untersuchungen am Orionnebel können zur Überprüfung solcher Simulationen dienen, schreiben die Autoren – wobei sie einschränken, dass sich ihre Studie auf einen spezifischen Fall beschränkt. Ob die Verhältnisse im Orionnebel repräsentativ für andere Sternentstehungsgebiete sind, müsse erst noch geklärt werden.

          Ewig wird der Wind von Theta Orionis C übrigens nicht blasen. Als massereicher Riesenstern hat er nur ein kurzes Leben vor sich, bevor er selbst als Supernova detoniert. Diese Explosion selbst wird den Nebel dabei kaum beeinflussen. Bis es so weit ist, wird sich der Stern um mindestens 80 Lichtjahre von seiner derzeitigen Position entfernt haben. Auch wird er die Bildung neuer Sterne nicht dauerhaft verhindern können. Zwar befindet sich im Zentrum der Blase dank seinem Sternwind nun zu wenig Material für neue Sonnen, an ihren Rändern verdichtet sich das Gas aber. Dort, vermuten die Astronomen, wird in einigen Millionen Jahren die nächste Generation der Sterne des Orionnebels geboren werden.

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