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Dr. Markus Nielbock

Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

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Erstautor des Artikels über Barnard 68

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Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

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Originalpublikation

Markus Nielbock et al.
The Earliest Phases of Star formation observed with Herschel (EPoS): The dust temperature and density distributions of B68
Astronomy & Astrophysics, 2012, doi:http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201219139
Sarah Ragan et al.
The Earliest Phases of Star Formation (EPoS): A Herschel Key Program – The precursors to high-mass stars and clusters
Astronomy & Astrophysics, 2012, doi:10.1051/0004-6361/201219232

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Neue Einblicke in einen Kreißsaal der Sterne hat ein Team unter Leitung des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Astronomie gewonnen. Mithilfe des ESA-Weltraumteleskops Herschel und mit Auswertungstechniken, wie man sie bei Hollywood-Filmproduktionen antrifft, haben die Wissenschaftler eine dreidimensionale Karte der Dunkelwolke Barnard 68 erstellt, in der ein Stern niedriger Masse geboren werden könnte. In weiteren Dunkelwolken haben die Astronomen außerdem eine frühe, bisher unbekannte Vorläuferform junger Sterne identifiziert.
Erhellendes aus der Dunkelwolke: Diese Falschfarbendarstellung aus Daten des Weltraumobservatoriums <em>Herschel</em> zeigt das Objekt Barnard 68, aufgenommen bei Wellenlängen von 100, 160, 250 und 350 Mikrometer (von links oben nach rechts unten). Die Morphologie der Intensitätsverteilung hängt von der gemessenen Wellenlänge ab und verändert sich von einer Sichelform hin zu der bekannten Gestalt. Dieses Phänomen lässt sich durch eine ungleichmäßige Beleuchtung erklären. An der Spitze des südöstlichen Ausläufers ist ein isoliertes Objekt zu erkennen. Bild vergrößern
Erhellendes aus der Dunkelwolke: Diese Falschfarbendarstellung aus Daten des Weltraumobservatoriums Herschel zeigt das Objekt Barnard 68, aufgenommen bei Wellenlängen von 100, 160, 250 und 350 Mikrometer (von links oben nach rechts unten). Die Morphologie der Intensitätsverteilung hängt von der gemessenen Wellenlänge ab und verändert sich von einer Sichelform hin zu der bekannten Gestalt. Dieses Phänomen lässt sich durch eine ungleichmäßige Beleuchtung erklären. An der Spitze des südöstlichen Ausläufers ist ein isoliertes Objekt zu erkennen. [weniger]

Sterne werden geboren, wenn Wolken von Gas und Staub unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren. Die Wolken liefern allerdings nicht nur das Rohmaterial für die Sternentstehung, sondern verschlucken auch einen Großteil des Lichts, das im Wolkeninnern entsteht. So bekommen die Astronomen die entscheidenden Details der Sterngeburt nicht zu sehen – und müssen sich den einen oder anderen Trick einfallen lassen, um den Schleier zu lüften.

Jetzt haben zwei Gruppen im EPoS-Projekt unter der Leitung des Max-Planck-Astronomen Oliver Krause mit dem Weltraumteleskop Herschel tiefer und genauer als je zuvor in das Innere einiger der Dunkelwolken hineingeblickt – und dabei einiges Neues über kosmische Geburten herausgefunden.

Auf der Suche nach dem Ursprung von Sternen mit niedriger Masse (weniger als dem Doppelten der Masse unserer Sonne) hat sich eine Gruppe um Markus Nielbock, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Astronomie, eine der bestuntersuchten potenziellen Sternkinderstuben vorgenommen: die Dunkelwolke Barnard 68 in der Konstellation Schlangenträger (lat. Ophiuchus).

Die Wissenschaftler nutzten die Fähigkeiten von Herschel, Aufnahmen in nie erreichter Empfindlichkeit und Detailschärfe im Bereich des Ferninfrarotlichts zu machen. Dann wandten die Forscher eine Methode an, die man häufiger als in der Astronomie in Spezialstudios findet, die für Hollywoodfilme computergenerierte Bilder erstellen. So entstand das bisher realistischste 3D-Modell der Dunkelwolke.

Raytracing (wörtlich „Strahlverfolgung“) heißt das Verfahren, das Ralf Launhardt vom Max-Planck-Institut für Astronomie an die Erfordernisse der Wissenschaftler angepasst hat. Dabei wird jeder Lichtstrahl, der uns von Barnard 68 erreicht, per Computer virtuell in die Wolke zurückverfolgt; an jedem Ort, den der Strahl passiert, berücksichtigt das Programm dann, ob Licht ausgesandt, verschluckt oder gestreut wird, und welche Wellenlängen das betreffende Licht hat. Addiert man alle diese Beiträge auf, ergibt sich aus einem dreidimensionalen Wolkenmodell das zweidimensionale Bild, wie es ein Astronom aus der Ferne beobachtet.

Umgekehrt lässt sich die Technik einsetzen, um mittels vereinfachender Zusatzannahmen von dem Licht verschiedener Wellenlängen, das uns von Barnard 68 erreicht, auf ein Modell der dreidimensionalen Struktur der Wolke, ihrer Dichte- und Temperaturverteilung zu schließen.

Die Ergebnisse haben einiges von dem ins Wanken gebracht, was Astronomen über Barnard 68 zu wissen glaubten. Es ergibt sich das Bild einer Wolke, die aus dem Kollaps eines länglichen Filaments entstanden sein dürfte und durch ungleichmäßige Strahlung, die vor allem aus der Scheibenebene unserer Heimatgalaxie stammt, aufgeheizt wird. Die Forscher fanden außerdem Anzeichen für eine weitere kleine Wolke, die mit Barnard 68 kollidiert und deren Existenz in einer früheren Studie vorausgesagt worden war. Die Kollision könnte den Kollaps von Barnard 68 einleiten. Und innerhalb der nächsten Hunderttausende von Jahren könnten darin einer oder mehrere Sterne mit geringer Masse geboren werden.

Verglichen mit anderen Dunkelwolken ist Barnard 68 recht klein. Aus Wolken dieser Größe gehen höchstens einige wenige massearme Sterne hervor. Zur Erforschung der Entstehung massereicher Sterne hat eine weitere EPoS-Gruppe unter der Leitung von Sarah Ragan vom Heidelberger Max-Planck-Institut 45 deutlich massereichere Dunkelwolken beobachtet. Solche Wolken enthalten viele Protosterne – Sternembryos, aus denen sich im Laufe der Zeit neue Sonnen entwickeln.

Blick in einen kosmischen Kreißsaal: Auf diesen Falschfarbenbild der Molekülwolke IRDC316.72+0.07 zeigt jedes Kreuz die Lage eines Wolkenkerns an, in dem in Zukunft ein junger Stern geboren werden dürfte. Diese frühe Phase der Sternentstehung haben Astronomen mit dem Weltraumteleskop <em>Herschel</em> jetzt erstmals beobachtet; das Bild beruht auf Infrarotdaten mit dem Bordinstrument PACS. Die drei Farben stehen dabei für drei verschiedene Wellenlängen im Ferninfrarotbereich: 70 Mikrometer (blau), 100 Mikrometer (grün) und 160 Mikrometer (rot). Bild vergrößern
Blick in einen kosmischen Kreißsaal: Auf diesen Falschfarbenbild der Molekülwolke IRDC316.72+0.07 zeigt jedes Kreuz die Lage eines Wolkenkerns an, in dem in Zukunft ein junger Stern geboren werden dürfte. Diese frühe Phase der Sternentstehung haben Astronomen mit dem Weltraumteleskop Herschel jetzt erstmals beobachtet; das Bild beruht auf Infrarotdaten mit dem Bordinstrument PACS. Die drei Farben stehen dabei für drei verschiedene Wellenlängen im Ferninfrarotbereich: 70 Mikrometer (blau), 100 Mikrometer (grün) und 160 Mikrometer (rot). [weniger]

Protosterne waren bereits das Beobachtungsziel früherer Missionen, etwa des NASA-Weltraumobservatoriums Hubble. Mit der PACS-Kamera des Herschel-Teleskops gelang es den Forschern um Ragan nun, deutlich tiefer ins Wolkeninnere vordringen. So spürten sie die jüngsten und primitivsten derzeit bekannten Protosterne auf.

Durch die neuen Beobachtungen wuchs die Zahl der bekannten Protosterne in den betreffenden Wolken von 330 auf knapp 500 an. Am spannendsten aber ist die Entdeckung eines neuen Typs von Sternenvorläufer: dichtere Regionen mit einer Temperatur von nur 15 Grad über dem absoluten Nullpunkt (entsprechend minus 258 Grad Celsius), in denen sich kein Protostern nachweisen lässt. Dabei dürfte es sich um die frühesten Stadien der Sterngeburt handeln.

Den Modellen zufolge entsteht in solchen Regionen auf der astronomisch gesehen sehr kurzen Zeitskala von weniger als 1000 Jahren ein neuer Protostern. Nähere Untersuchungen dieser Gebiete dürften die Grundlagen für alle weiteren Studien zur Sternentstehung legen.

MP/HOR

 
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