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Kosmisches „Drachenei“ zeigt frühes Entwicklungsstadium eines massereichen Sterns
Massereiche Sterne entstehen tief im Inneren kalter Gaswolken, doch ihre frühesten Entwicklungsstadien sind schwer zu beobachten. Im sogenannten Drachenei haben Astronomen nun eine winzige, ungewöhnlich konzentrierte Struktur untersucht, die selbst bei hoher Auflösung nicht in mehrere Teile zerfällt. Sie könnte ein früher Sternenkeim sein, ihre tatsächliche Masse und ihr Entwicklungsstand bleiben aber ungewiss.
Garching (Deutschland). Wie entstehen Sterne, deren Masse die unserer Sonne um ein Vielfaches übertrifft? Besonders umstritten ist, wie viel Material bereits vor der Bildung eines jungen Sterns auf engstem Raum versammelt sein muss. Nach einem Modell kollabiert zunächst ein schwerer, dichter Gaskern. Andere Szenarien gehen davon aus, dass ein kleinerer Sternenkeim fortwährend Materie aus seiner Umgebung ansammelt.
Die ersten Schritte dieses Prozesses spielen sich tief in kalten und staubreichen Wolken ab, die selbst Infrarotlicht weitgehend abschirmen. Zugleich können neu entstehende Sterne durch ihre Strahlung und Materieströme die ursprünglichen Bedingungen rasch verändern. Daher sind besonders junge und noch wenig aktive Verdichtungen für die Astronomen wertvolle Untersuchungsobjekte.
Forscher der Europäischen Südsternwarte (ESO) um Dr. Ashley Thomas Barnes haben nun das sogenannte Drachenei in der rund 16.300 Lichtjahre entfernten Dunkelwolke G028.37+00.07 untersucht. Dazu nutzten sie das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dessen Radioteleskope auch Staub und Gas in lichtundurchlässigen Sternenwiegen erfassen können. Sie wollten herausfinden, ob der vermeintlich massereiche Kern kompakt bleibt oder in kleinere Teile zerfällt.
Die neuen ALMA-Aufnahmen zeigen auf größeren Skalen sechs einzelne Verdichtungen in der Region C2c1. Darunter liegen der auffällige zentrale Kern C2c1a(a), ein weiterer größerer Kern und vier schwächere Strukturen in der umgebenden Gashülle. Die innerste Verdichtung bleibt dagegen selbst bei einer Auflösung von etwa 175 astronomischen Einheiten ein einzelner kompakter Helligkeitsgipfel. Eine astronomische Einheit entspricht ungefähr dem Abstand zwischen Erde und Sonne.
Aus der Form der Strahlungsverteilung errechneten die Wissenschaftler für diesen inneren Kern einen Radius von nur rund 87 astronomischen Einheiten. Die nächstgelegene nachgewiesene zusätzliche Verdichtung ist etwa 2.400 astronomische Einheiten entfernt. Damit konzentriert sich die beobachtete Strahlung deutlich stärker auf das Zentrum als auf die kleineren Nachbarstrukturen. Das schließt noch unerkannte Unterstrukturen unterhalb der Nachweisgrenze allerdings nicht aus.
Wie viel Materie in dem kompakten Zentrum steckt, ist weiterhin offen. Je nach angenommener Staubtemperatur ergeben sich aus der Millimeterstrahlung Schätzungen von ungefähr zwei bis 30 Sonnenmassen. Bei hoher Auflösung erreicht die gemessene Strahlung eine Helligkeitstemperatur von etwa 40 Kelvin, während frühere Messungen des umgebenden Gases nur rund zehn Kelvin nahelegten. Die Daten sprechen deshalb für starke Temperaturunterschiede innerhalb der Struktur.
Falls der Staub im Kern kalt ist, könnte dort bereits eine beträchtliche Masse konzentriert sein. Ist das Zentrum hingegen deutlich wärmer, wäre seine aus der Strahlung abgeleitete Masse geringer. Zusätzlich könnte dichter Staub selbst für Millimeterstrahlung teilweise undurchsichtig sein und die Schätzung verfälschen. Unabhängig davon liegt der Kern innerhalb eines weitaus größeren Gas- und Staubreservoirs mit einer geschätzten Masse in der Größenordnung von 100 Sonnenmassen.
Auch die chemischen Signaturen lassen sich nicht eindeutig deuten. Die Forscher fanden am Zentrum nur schwache Hinweise auf bestimmte Gasmoleküle und keine ausgeprägten Merkmale eines heißen Sternentstehungskerns. Ebenso ließ sich kein schneller Materieausfluss sicher mit dem kompakten Objekt verbinden. Solche Ausflüsse entstehen häufig, wenn ein junger Stern bereits Gas aufnimmt. Ein schwacher oder im Staub v