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Webb zeigt junge Sterne beim Entstehen in einem kosmischen Kessel
In der Großen Magellanschen Wolke liegt die Sternenwiege N159, in der verschiedene Generationen von Sternen nebeneinander entstehen. Neue Infrarotmessungen des James-Webb-Weltraumteleskops zeigen einen deutlichen Unterschied zwischen Ost und West: Im Westen häufen sich besonders junge, tief im Staub verborgene Sternkandidaten. Der Befund stützt das Bild einer zeitlich gestaffelten Sternentstehung innerhalb des ausgedehnten Gasnebels.
Baltimore (U.S.A.). Sterne entstehen, wenn sich kalte Gaswolken unter ihrer eigenen Schwerkraft verdichten. In großen Sternentstehungsgebieten läuft dieser Prozess nicht überall gleichzeitig ab. Zugleich verändert die Strahlung bereits geborener massereicher Sterne die Umgebung, indem sie Gas ionisiert und Hohlräume in die dichten Wolken treibt.
Ein Beispiel dafür ist N159 in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer Milchstraße in rund 161.000 Lichtjahren Entfernung. Der Nebel enthält dichte Staubfäden, junge Sternhaufen und leuchtende Zonen aus ionisiertem Wasserstoff. Weil der Staub einen Teil des sichtbaren Lichts verschluckt, blieben die schwächeren und jüngeren Sterne bisher schwer zu erfassen.
Forscher am California Institute of Technology (Caltech) um Nolan Habel haben die Sternpopulationen nun mit der Nahinfrarotkamera NIRCam des James-Webb-Weltraumteleskops untersucht. Sie wollten herausfinden, wo besonders junge Sterne entstehen und wie sich diese von bereits weiter entwickelten Populationen unterscheiden. Die Ergebnisse liegen bisher als wissenschaftlicher Preprint vor und sind noch nicht fachbegutachtet.
Das Team kombinierte Aufnahmen in zehn Infrarotfiltern mit Wellenlängen zwischen etwa 1 und 4,7 Mikrometern. Daraus entstand ein Katalog von 352.703 punktförmigen Lichtquellen, die jeweils in mindestens drei Filtern nachgewiesen wurden. Neben jungen Sternen enthält er auch ältere Sterne, die lediglich in derselben Blickrichtung liegen.
Aus den Helligkeiten und Farben der Quellen konnten die Astronomen verschiedene Entwicklungsstadien voneinander abgrenzen. Die Beobachtungen reichen bis zu Sternen mit weniger als einem Zehntel der Sonnenmasse. Farb-Helligkeits-Vergleiche liefern zudem Hinweise auf eine Population, die jünger als rund 500.000 Jahre ist.
Besonders aufschlussreich sind Quellen, die mehr Infrarotstrahlung aussenden, als von ihrer sichtbaren Sternoberfläche zu erwarten wäre. Solche Überschüsse können von warmem Staub in einer umgebenden Hülle oder Scheibe stammen. Insgesamt identifizierten die Forscher 5.124 derartige Objekte, die als Kandidaten für sehr junge Sterne gelten.
Die räumliche Verteilung dieser Kandidaten unterscheidet sich deutlich innerhalb von N159. Im östlichen Teil sind die Sternpopulationen weiter entwickelt und stärker verstreut. Im Westen liegen besonders viele infrarothelle Kandidaten dagegen dicht beieinander und häufig noch innerhalb ausgedehnter Staub- und Gasstrukturen.
Auch die Strahlung von angeregtem Wasserstoff liefert Hinweise auf den Entwicklungsstand. Einige Sterne zeigen einen Überschuss bei der sogenannten Paschen-Alpha-Linie, die auf Gas in ihrer unmittelbaren Umgebung und auf junge, teilweise bereits freigelegte Sterne hinweisen kann. Im Westen treten im Vergleich dazu mehr stark verhüllte Objekte auf.
Das Muster spricht dafür, dass die Sternentstehung in N159 über längere Zeit von unterschiedlichen Bereichen getragen wurde und die jüngste Phase vor allem im Westen stattfindet. Es bestätigt damit frühere Hinweise auf einen Altersunterschied zwischen beiden Teilen des Nebels. Ob frühere Sternengenerationen die jüngere Sternbildung tatsächlich ausgelöst haben, lässt sich daraus jedoch nicht unmittelbar ableiten.