Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory sowie der kalifornischen Universitäten in Santa Cruz und Berkeley haben in einer aufwändigen 3-D-Computersimulation eine Möglichkeit gefunden, die Entstehung massiver Sterne zu erklären.
Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Lawrence Livermore National Laboratory.
Bisherige Modellrechnungen ergaben eine Obergrenze der konventionellen Sternentstehung bei etwa 40 Sonnenmassen. Eine riesige interstellare Gaswolke zieht sich aufgrund ihrer eigenen Gravitation zusammen, im Zentrum verdichtet sich das Gas bis es zur Zündung von Kernverschmelzungsprozessen kommt. Die dabei frei werdende Energie wird in alle Richtungen abgestrahlt. Der Strahlungsdruck wirkt der Gravitation entgegen. Irgendwann wird ein Gleichgewicht erreicht, der Stern kann keine weitere Masse aus der umgebenden Akkretionsscheibe mehr aufnehmen.
Astronomen kennen aber seit langem massivere Sterne bis zu 120 Sonnenmassen. In der neuen Computersimulation wurden nun physikalische Prozesse in mehrjähiger Arbeit detaillierter berücksichtigt und modelliert. Dabei zeigten sich mehrere neue Effekte.
(Bild: Lawrence Livermore National Laboratory/University of California)
Zum einen entstanden zunächst in der Akkretionsscheibe mehrere Konzentrationspunkte, die sich auch zu mehreren Sternen entwickeln konnten. Zumeist wurden sie aber bereits in einem Vorstadium vom zentralen Protostern geschluckt. In der Simulation, die 57.000 Jahre Sternentstehung umfasste, bildeten sich trotzdem drei Sterne, von denen einer in einen weiten Orbit geschleudert wurde und später mit dem Hauptstern verschmolz. Am Ende blieben zwei massive Sterne mit 41,5 bzw. 29,2 Sonnenmassen übrig. Die Daten der Simulation lassen aber den Schluss zu, dass Mehrfachsysteme bei der Entstehung massiver Sterne häufig sein sollten.
“Ursprünglich erforschten wir nur die Physik der Entstehung massiver Sterne”, sagte Richard Klein, Wissenschaftler vom Lawrence Livermore National Laboratory. “Dabei fanden wir heraus, dass gravitative Instabilitäten dafür verantwortlich sind, dass sich um massive Sterne Begleitsterne bilden.”
Hauptergebnis der Studie ist aber, wie es – entgegen der bisher belegten Theorie – überhaupt zu so massiven Sternen kommen kann. Die bereits erwähnten Instabilitäten im Gravitationsfeld innerhalb der Akkretionsscheibe verursachen fingerähnliche Kanäle, durch die auch dann noch Materie zum Stern strömt, wenn der Strahlungsdruck übermächtig erscheint. An bestimmten Stellen bilden sich nämlich optisch dünne Blasen, aus denen der Hauptteil der vom Kern kommenden Strahlung austritt. Dadurch entstehen die strahlungsarmen Kanäle, in denen die Materie aufgrund der nach wie vor wirkenden Gravitation zum Stern strömt.
Die Studie wurde von der National Science Foundation der USA, der NASA und dem US-Energieministerium unterstützt.