Eine Illustration eines „niesenden“ Protosterns, der Gas, Staub und Magnetfelder ausstößt (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
Jedes frischgebackene Elternteil kennt die kalte Angst, die einen packt, wenn das Baby zum ersten Mal niest. Dann geht einem wahrscheinlich eine ganze Litanei möglicher Probleme und Beschwerden durch den Kopf. Forscher wissen jetzt, dass Baby-Sterne auch „niesen“, aber diese unendlich viel stärkeren postnatalen Nieser setzen Gas, Staub und magnetische Energie frei. Mit anderen Worten: Sie sind für den Kosmos nützlicher als stressig.
Diese Ausbrüche von so genannten „Protosternen“ sind ein wichtiger Teil der Sternentwicklung und können Wissenschaftlern viel über die Entwicklung des Sterns verraten und vielleicht sogar darüber, ob er eines Tages von Planeten umgeben sein wird. Die stellaren Nieser wurden von einem Team von Wissenschaftlern der Kyushu Universität in Japan entdeckt, die das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) benutzten, um die Gas- und Staubscheiben zu untersuchen, die junge Sterne umgeben, die kollabieren und Planeten gebären. Diese Scheiben werden als „protostellare Scheiben“ bezeichnet.
Inhaltsübersicht
Niesen in stellaren Kinderzimmern
Alle Sterne werden geboren, wenn sich dichte und kühle Materialklumpen in massiven Wolken aus interstellarem Gas und Staub ansammeln. Diese Klumpen nehmen an Masse zu und kollabieren schließlich, so dass Protosterne entstehen, die von einer protostellaren Scheibe aus Materie umgeben sind.
Protosterne nehmen weiter Masse auf und verschlingen dabei noch mehr Materie aus ihrer Umgebung – dies geht so lange, bis der Druck in ihren Kernen ausreicht, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen. Dieser Prozess definiert einen vollwertigen Hauptreihenstern, wie die Sonne. Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren hätte unser eigener Stern genau diesen Geburts- und Wachstumsprozess durchlaufen. Dabei gibt es jedoch ein Problem.
Die Magnetfelder dieser jungen Systeme sind viel größer als die von Protosternen.
„Diese Strukturen werden ständig von Magnetfeldern durchdrungen, was einen magnetischen Fluss mit sich bringt“, sagte der Leiter des Teams und Wissenschaftler der Kyushu-Universität Kazui Tokada in einer Erklärung. „Wenn jedoch der gesamte magnetische Fluss während der Entwicklung des Sterns erhalten bliebe, würde er Magnetfelder erzeugen, die um viele Größenordnungen stärker sind als die, die in jedem bekannten Protostern beobachtet wurden.“
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Das bedeutet, dass die magnetische Energie auf irgendeine Weise ausgetrieben werden muss, und so wie das Niesen beim Menschen unsere Nase, unsere Atemwege und unseren Körper schützt, indem es unerwünschte Partikel beseitigt, so beseitigt dieses stellare Niesen unerwünschte Energie und hilft dem Stern, sich reibungslos zu entwickeln.
Stellare Kinderstuben wie die stellare Kinderstube Rho Ophiuchi (im Bild) können durch das „Niesen“ von Baby-Sternen erklingen. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI))
Tokada und seine Kollegen wollten herausfinden, welcher Mechanismus hinter diesem Wegfall des magnetischen Flusses steckt. Zu diesem Zweck richteten sie das ALMA-Array aus 66 Radioteleskopen in der Atacama-Region im Norden Chiles auf MC 27, eine Sternentstehungsstätte, die etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Das Team erlebte eine Überraschung in Form von „spike-ähnlichen“ Strukturen, die sich von der protostellaren Scheibe aus ein paar Mal so weit wie der durchschnittliche Abstand zwischen Sonne und Erde erstrecken.
„Als wir tiefer gruben, fanden wir heraus, dass es sich um Spitzen von ausgestoßenem Magnetfluss, Staub und Gas handelte“, sagte Tokuda. Dies ist ein Phänomen, das als „Austauschinstabilität“ bezeichnet wird, bei dem Instabilitäten im Magnetfeld mit den unterschiedlichen Dichten der Gase in der protostellaren Scheibe reagieren, was zu einem Ausstoßen von Magnetfluss nach außen führt.
„Wir nannten dies das ‚Niesen‘ eines Babysterns, da es uns daran erinnerte, wie wir bei hohen Geschwindigkeiten Staub und Luft ausstoßen.“
Das war noch nicht alles.
Die Wissenschaftler entdeckten auch andere Zacken, die sich von der protostellaren Scheibe aus über das Tausendfache der Entfernung zwischen Erde und Sonne erstrecken. Sie betrachteten diese als Beweise für stellare Nieser, die zuvor von jungen Sternen innerhalb von MC 27 ausgebrochen waren.
Das Team hofft, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft seine Erkenntnisse nutzen wird, um die komplizierten Prozesse bei der Geburt von Sternen besser zu verstehen.
„Ähnliche spike-ähnliche Strukturen wurden auch bei anderen jungen Sternen beobachtet, und sie werden immer häufiger zu astronomischen Entdeckungen“, fasst Tokuda zusammen. „Durch die Untersuchung der Bedingungen, die zu diesen ‚Niesen‘ führen, hoffen wir, unser Verständnis darüber zu erweitern, wie Sterne und Planeten entstehen.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 11. April in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
