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Sternwinde prägen Orions Gasblase stärker als erwartet
Massereiche Sterne formen ihre Umgebung nicht nur mit Strahlung. Radiodaten aus dem Orionnebel zeigen, dass Sternwinde in einer gemeinsamen Gasblase einen ähnlich wichtigen dynamischen Beitrag liefern. Unter den Annahmen der Studie besitzt das windgetriebene Gas etwa doppelt so viel Bewegungsenergie wie der durch Photoionisation angetriebene Anteil.
Nanjing (China). Massereiche Sterne verändern das Gas, aus dem neue Sterne entstehen, indem ihre Strahlung die Umgebung ionisiert und erhitzt, während schnelle Sternwinde weiteres heißes Gas erzeugen. Beides kann Wolken auseinanderdrücken, die Sternentstehung bremsen oder verdichtetes Gas an anderer Stelle zum Kollaps bringen.
Welche dieser Rückwirkungen ein Sternentstehungsgebiet tatsächlich antreibt, ist schwer zu messen, weil Strahlung und Sternwinde gleichzeitig wirken und überlappende Spuren im interstellaren Gas hinterlassen. Klassische Modelle geben der Strahlung eine führende Rolle, doch Beobachtungen, die beide Beiträge innerhalb derselben Gasblase direkt vergleichen, fehlten bislang.
Forscher der Nanjing University (NJU) um Prof. Keping Qiu haben diese beiden Antriebe nun im Orion-A-Komplex getrennt untersucht. Dafür nutzte das Team eine großflächige Durchmusterung des neutralen atomaren Wasserstoffs mit dem Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST). Das Radioteleskop machte eine klar abgegrenzte, herzförmige und expandierende H-I-Blase sichtbar, die die bekannte Veil-Blase aus ionisiertem Gas umhüllt.
Frühere Beobachtungen zeigen innerhalb der Veil-Blase sowohl durch Strahlung ionisiertes Gas als auch durch Sternwinde aufgeheiztes Gas, wobei beide Bereiche räumlich weitgehend getrennt liegen. Dadurch konnten die Forscher ihre Bewegungen in derselben Blase gegenüberstellen, statt zwei unterschiedliche Sternentstehungsgebiete miteinander zu vergleichen.
Der durch Photoionisation angetriebene Anteil expandiert mit 10,9 Kilometern pro Sekunde, der windgetriebene Anteil mit 13,8 Kilometern pro Sekunde. Für die in der Studie angenommene kugelsymmetrische Geometrie und ein räumlich einheitliches Verhältnis von atomarem zu molekularem Wasserstoff ergibt sich für ihre Bewegungsenergien ein Verhältnis von eins zu zwei. Das windgetriebene Gas trägt demnach etwa doppelt so viel kinetische Energie.
Das bedeutet nicht, dass Sternwinde insgesamt doppelt so viel Energie liefern wie Sternlicht, denn verglichen wird die Bewegungsenergie der beiden beobachteten Gasanteile unter den Modellannahmen. Entscheidend ist deshalb vor allem, dass Strahlung in dieser Blase nicht eindeutig dominiert und Sternwinde einen vergleichbaren Beitrag zur übertragenen Bewegungsenergie leisten.
Die Begleitmitteilungen der beteiligten Institute zeigen zudem, wie diese Energie in Bewegung umgesetzt wird, denn die direkten dynamischen Beiträge von Strahlungsdruck und Windstößen bleiben demnach unter zehn Prozent. Den Hauptanteil übernimmt die thermische Ausdehnung des Gases, das durch Strahlung beziehungsweise Sternwinde aufgeheizt wurde.
Innerhalb der Gasblase sind die thermischen Drücke der beiden Gasphasen ähnlich groß. Das kann erklären, warum keine der beiden Seiten die innere Struktur allein bestimmt. Für Modelle der Sternentstehung ist damit nicht nur die abgegebene Energie wichtig, sondern auch der Weg, auf dem sie das umgebende Gas erreicht und in Expansion umsetzt.
Die Messung liefert allerdings nur einen direkten Vergleich in einer einzelnen Blase während der Expansion eines ionisierten Wasserstoffgebiets. Ob die Kräfteverteilung in älteren Regionen ähnlich bleibt, lässt sich daraus nicht ableiten. Auf galaktischen Skalen kommt zudem die Rückwirkung von Supernovae hinzu, deren statistisches Gewicht diese Beobachtung nicht bestimmt.