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Originalpublikation

J.M.D. Kruijssen, A. Schruba, M. Chevance, S.N. Longmore, A.P.S. Hygate, D.T. Haydon, A.F. McLeod, J.J. Dalcanton, L.J. Tacconi & E.F. van Dishoeck: Fast and inefficient star formation due to short-lived molecular clouds and rapid feedback. Nature, doi: https://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1194-3

 
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Galaxien als ?kosmische Kocht?pfe“

Pressemitteilung Nr. 53/2019
22. Mai 2019
Junge Sterne heizen Molekülwolken auf und treiben hei?e interstellare Gasblasen durch Galaxien
Molekülwolken (blau) und jungen Sterne (rosa)

Quelle: Diederik Kruijssen & Nature

Die Abbildung links zeigt, dass die Positionen von Molekülwolken (blau) und jungen Sternen (rosa) auf kleinen Gr??enskalen nicht übereinstimmen. Die beiden Zweige in der rechten Grafik quantifizieren diese Verschiebung, indem sie zeigen, dass Molekülwolken und junge Sterne erst dann korrelieren, wenn sie über gro?e Teile der Galaxie ?gemittelt“ werden (1.000 Parsecs entsprechen rund 3.000 Lichtjahren).

Die Entstehung von Sternen innerhalb interstellarer Wolken aus Gas und Staub, sogenannten Molekülwolken, verl?uft sehr schnell, aber auch sehr ?ineffizient“. Das meiste Gas wird durch die Strahlung der Sterne zerstreut. Galaxien ?hneln damit ?kosmischen Kocht?pfen“ – es sind hochdynamische Systeme, deren Bestandteile st?ndig ihr Erscheinungsbild ?ndern. Anhand von Beobachtungen der Spiralgalaxie NGC 300 ist es einem Forscherteam unter Leitung des Astrophysikers Dr. Diederik Kruijssen von der Universit?t Heidelberg erstmals gelungen, die Entwicklung von Molekülwolken und die in ihnen stattfindende Sternentstehung im Zeitverlauf zu rekonstruieren. Ihre Analyse zeigt, dass diese Wolken kurzlebige Ph?nomene sind, die unter dem Einfluss der intensiven Strahlung junger Sterne einen schnellen Lebenszyklus durchlaufen. Die Forschungsergebnisse wurden in ?Nature“ ver?ffentlicht.

Es gibt zwei Ans?tze, um die in der Spiralgalaxie NGC 300 beobachtete Aktivit?t der Sternentstehung zu erkl?ren. Entweder verwandelt sich die gesamte Materie der Molekülwolke über einen langen Zeitraum hinweg in Sterne. In diesem Fall müssten die jungen Sterne am gleichen Ort wie die Molekülwolken, aus denen sie sich einst gebildet haben, zu finden sein. Oder aber die Sterne entstehen sehr schnell innerhalb der Molekülwolken aus einem Bruchteil des Gases und zerstreuen das restliche Gas durch ihre intensive Strahlung. Ist dies der Fall, müssten sich die jungen Sterne und die Molekülwolken an unterschiedlichen Orten befinden.

Um die Frage zu kl?ren, welcher Ansatz zutreffend ist, kombinierten Dr. Kruijssen und sein Team zwei verschiedene Beobachtungen der Galaxie NGC 300, die rund sechs Millionen Lichtjahre von der Milchstra?e entfernt ist. Die erste Beobachtung ist eine Karte des vom Kohlenmonoxid emittierten Lichts, die anzeigt, wo sich Molekülwolken befinden; die zweite ist eine Karte von hei?em, ionisiertem Wasserstoff, der die Positionen massereicher neugebildeter Sterne markiert. Die Karten entstanden mithilfe des Atacama Large Millimeter Array (ALMA) der Europ?ischen Südsternwarte (ESO) und des 2,2-Meter-Teleskops der Max-Planck-Gesellschaft und der ESO. Die ALMA-Beobachtungen stammen von Dr. Andreas Schruba, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und einer der Co-Autoren der Studie. Die Wissenschaftler analysierten die Daten mit einer neuen statistischen Methode, die ermittelt, wie molekulares Gas und Sternentstehung auf unterschiedlichen Gr??enskalen zusammenh?ngen. Mit dieser Methode ist es erstmals m?glich, die Positionen von Molekülwolken und jungen Sternen in Relation zueinander mit gro?er Genauigkeit zu quantifizieren.

Die Auswertung der Daten l?sst nach Angaben der Wissenschaftler keinen Zweifel, dass die Positionen von Molekülwolken und jungen, massereichen Sternen selten übereinstimmen. Je kleiner die betrachteten Gr??enskalen waren, desto st?rker war dieser Effekt. Daraus schlie?en die Wissenschaftler, dass Sterne sehr schnell entstehen, sodass Gas und Sterne aufeinanderfolgende Phasen im Lebenszyklus von Molekülwolken darstellen. ?Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Entstehung von Sternen sehr schnell und zugleich sehr ineffizient verl?uft“, so Dr. Kruijssen, der eine Forschungsgruppe am Astronomischen Rechen-Institut leitet. ?Molekülwolken in NGC 300 haben eine Lebensspanne von etwa zehn Millionen Jahren und werden innerhalb von nur rund 1,5 Millionen Jahren zerst?rt, lange bevor die massereichsten Sterne ihr Lebensende erreicht haben und als Supernovae explodieren.“ Dr. Mélanie Chevance, Wissenschaftlerin in seinem Team und ebenfalls Co-Autorin der Publikation erg?nzt: ?Aufgeheizt durch die intensive Strahlung junger Sterne wird die Molekülwolke, aus der die Sterne einst entstanden sind, in Form von hei?en interstellaren Gasblasen auseinandergetrieben. So werden nur etwa zwei bis drei Prozent der Masse in Molekülwolken tats?chlich in Sterne umgewandelt.“

Die Wissenschaftler wollen die neue statistische Methode nun auf die Daten von weit entfernten Galaxien anwenden, um die Sternentstehung in Molekülwolken im Verlauf der Geschichte des Universums zu beobachten. ?Wir werden nun den Zusammenhang von Molekülwolken und jungen Sternen in Galaxien im ganzen Kosmos untersuchen. In naher Zukunft wird uns das erm?glichen, Galaxien als Ensemble kleiner Bestandteile zu verstehen, die durch Sternentstehung gesteuerten Lebenszyklen unterliegen und so gemeinsam das Erscheinungsbild ihrer Wirtsgalaxien pr?gen“, erl?utert Dr. Kruijssen.

Die Forschungsarbeiten wurden in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Gro?britannien, den USA und den Niederlanden durchgeführt. Gef?rdert wurden sie von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem European Research Council (ERC).

 

Video

Das Video demonstriert, dass Molekülwolken (oben rechts) und junge Sterne (oben links) in der nahen Galaxie NGC 300 nicht korrelieren. Im Verlauf des Videos nimmt die r?umliche Aufl?sung zu, und das Verh?ltnis von Molekülwolken und jungen Sternen (unten links) ?ndert sich von wei? (starke Korrelation) auf gro?en Skalen zu rot und blau (starke Anti-Korrelation) auf kleinen Skalen. Die Grafik unten rechts quantifiziert dieses Verhalten. Quelle: Diederik Kruijssen & Nature

Seitenbearbeiter: E-Mail
Letzte ?nderung: 23.05.2019
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