Schluckauf in der Sternenkrippe

James Webb Weltraumteleskop fotografiert das Aufbäumen eines Sternembryos

Bevor das Licht angeht und ein neuer Stern erstrahlt, muss sich genügend Gas und Staub auf engstem Raum ansammeln, damit die Energiequelle eines Sterns, die Kernfusion, zündet. Dies geschieht keineswegs in Ruhe. Der Materieklumpen wirbelt umher, und bevor die Welt das Licht des Sterns erblickt, sind heftige Geburtswehen keine Seltenheit. Das neue James Webb Weltraumteleskop hat seine Linse auf ein solches Spektakel gerichtet, das sich in nie dagewesener Detailfülle offenbart.

Ein inter­nationales Team, dem auch Forschende des Max-Planck-Instituts für Astronomie angehören, hat mit dem Welt­raum­teleskop James Webb jüngst ein spektakuläres Bild des sogenannten Herbig-Haro-Objektes HH211 im Infrarotlicht aufgenommen. Das Objekt findet sich in Richtung des Sternbildes Perseus. Es handelt sich dabei um zwei entgegengesetzte Gasströme (oder Jets), die von einem verdeckten Babystern in der Mitte ausgehen. HH211 ist nur etwa 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und damit ein ideales Ziel für das Weltraumteleskop. Gasströme dieser Art leuchten von selbst und lassen sich auf Sternenembryos - oder Protosterne - zurückführen, die inmitten einer dichten Molekülwolke heranwachsen. Der Sternenanwärter von HH211 wird sich hin zu einem Stern ähnlich der Sonne entwickeln. Während ein solcher Stern ähnlich der Sonne etwa zehn Milliarden Jahre lang strahlen könnte, ist HH211 erst einige zehntausend Jahre alt wiegt lediglich 8 Prozent der Sonne.

Das prächtige Erscheinungsbild von Herbig-Haro-Objekten wie HH211 ist auf einen physikalischen Effekt zurückzuführen. Gas, das aus dem turbulenten Zentrum der Sterngeburt nach außen geschleudert wird, stößt mit Gas und Staub in der Umgebung zusammen, bildet so Schockwellen, und wird dabei zum Leuchten angeregt. Ein genauerer Blick auf die korkenzieherartigen Spuren des inneren Gasjets lässt vermuten, dass im Zentrum nicht ein, sondern zwei Sterne entstehen, die sich gegenseitig umkreisen. 

„Solche Beobachtungen mit James Webb liefern nicht nur atem­beraubende Bilder“, sagt Thomas Henning, Direktor am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. „Die Beobachtungen liefern unschätzbare Informationen für unser Verständnis der Sternentstehung.“ Im für den Menschen sichtbaren Licht sind neugeborene Sterne und ihre Ausflüsse nicht leicht zu erkennen, da sie noch in die Gas- und Staubwolke eingebettet sind, aus der sie gerade entstehen. Das infrarote Licht, das die Gasjets abstrahlen, kann das trübe Gas und den Staub ringsrum durchdringen und ist mit den Infrarotkameras von James Webb leicht zu beobachten. Genauer sind es Moleküle wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Siliziummonoxid, die durch die turbulenten Bedingungen angeregt werden und dabei Infrarotlicht bei charakteristischen Wellenlängen aussenden. Das Bild des Weltraumteleskops ist auch eine Überlagerung dieser Lichtquellen und lässt die Forschenden so die Struktur der Ausströmungen kartieren.

Das Team hat auch die Wellenlängen des Lichts gemessen, das von angeregtem Wasserstoff und Kohlenmonoxid in den großen Bugstoßwellen am Ende der Jets, sowie von Siliziumoxid aus dem Jet selbst emittiert wird. Diese Wellenlängen weichen erwartungsgemäß von den Standardwellenlängen ab, die das Gas im Ruhezustand aussenden würde. Die Verschiebung der Wellenlängen erklärt sich durch den Doppler-Effekt und ist vergleichbar mit einem Feuerwehrauto, dessen Sirene ihre Tonhöhe verändert, während es sich auf eine Person zu- und dann von ihr wegbewegt. Im Fall von HH211 messen die Forschenden so, dass sich die Gasströme mit 80 bis 100 Kilometern pro Sekunde (etwa 300.000 Kilometer pro Stunde) fortbewegen. Das ist relativ langsam im Vergleich zu anderen Systemen, bei denen die Protosterne schon weiter entwickelt sind. Die Geschwindigkeit der Bugwelle am Ende der Jets, also dort, wo der Jet mit umliegenden Material kollidiert, ist noch viel geringer. Dies ist ein direkter Hinweis darauf, dass das vorgelagerte Material im Falle dieses noch sehr jungen Systems hauptsächlich aus Molekülen besteht. Die Geschwindigkeit der Stoßwellen ist noch zu gering, um die Moleküle in ihre Bestandteile zu zerlegen. Mit zunehmendem Alter dürfte sich dieses Blatt jedoch wenden. 

MN/TB