Statistische Eigenschaften der Sternentstehung in Molekülwolken

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Bild des riesigen Molekülwolkenkomplexes Mon R2. Eine Untersuchung im fernen Infrarot über die Zahl der dichten Klumpen in dieser Wolke hat statistische Beziehungen gefunden, die von der relativen Vorherrschaft der Turbulenz gegenüber der Schwerkraft abhängen. Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona

Sterne bilden sich in den dichten Gebieten weitläufiger Molekülwolken, aber die physikalischen Prozesse, welche Ort, Menge und Effektivität der Sternbildung festlegen, sind kaum verstanden. Jüngste Ideen stellen sich einen näherungsweise zweistufigen Prozeß vor: zuerst formt sich auf Grund großräumiger Turbulenz ein Netzwerk aus dichten Filamenten und dann tritt Fragmentierung in Kerne auf, da die Gravitation die Überhand zu gewinnen beginnt. In dem dichten Gas wird die Strukturbildung durch Bewegungen beeinträchtigt, die überwiegend von drei Prozessen ausgelöst werden: Überschallturbulenzen, Eigengravitation und Magnetfelder, auch wenn über die Rolle jedes dieser Prozesse diskutiert wird.

Neuere Untersuchungen weisen darauf hin, daß die statistischen Eigenschaften der Säulendichte (zum Beispiel die Zahl der Keime dichter als ein vorgegebener Wert) einen Schlüssel liefern, um die Strukturbildungsmechanismen zu entschlüsseln. Computersimulationen der Sternentstehung zeigen, daß, falls die Zahl der dichten Kerne, die irgendeinen bestimmten Dichtewert haben, zufällig ist, dann vermutlich Turbulenz überwiegt, wenn aber dichtere Kerne dazu tendieren, sich nicht zufällig zusammenzufinden, ist wahrscheinlich die Schwerkraft vorherrschend.

Die Astronomen Scott Wolk und Phil Myers vom CfA haben mit ihren Kollegen Aufnahmen der Riesenmolekülwolke Mon R2, die mit dem Herschel-Weltraum-Teleskop bei fünf Wellenlängen im fernen Infrarot erhalten wurden, ausgewertet und dabei nach Hinweisen auf nicht zufällige Verdichtungsbildung gesucht. Die Ferninfrarot-Aufnahmen können kombiniert werden, um die Staubdichten (genauer gesagt, die Staubsäulendichten) zu kartieren. Die Astronomen leiteten ab, daß in Gebieten mit niedrigerer Dichte – Mon R2 ist hierbei von einer deutlichen Dichtegrenze geprägt – die Verteilung in der Tat zufällig war und so im größten Teil der riesigen Wolke die Dominanz der Turbulenz anzeigt. In den dichteren Regionen jedoch scheint die Eigengravitation vorherrschend zu sein. Überdies kann die Abweichung von der Zufallsverteilung zahlenmäßig erfaßt werden und die Wissenschaftler stellten fest, daß die Messung der Änderung mit der Zahl der in der Umgebung sichtbaren jungen Sterne zusammenhängt. Sie entdeckten aber auch einige Fälle, bei denen für die dichtesten Gebiete eine zweite Größe in dieser Messung erforderlich war. Obwohl zusätzliche Arbeiten erforderlich werden, um diese Feststellungen mit grundlegenderen Fragen wie etwa die Effizienz der Sternentstehung in Beziehung zu setzen, zeigt die neue Arbeit, daß Abbildungstechniken im fernen Infrarot kritische Einblicke in die frühen Stadien der Sternbildung liefern können.

Literatur:

“A Herschel-SPIRE Survey of the Mon R2 Giant Molecular Cloud: Analysis of the Gas Column Density Probability Density Function”

R. Pokhrel, R. Gutermuth, B. Ali, T. Megeath, J. Pipher, P. Myers, W. J. Fischer, T. Henning, S. J. Wolk, L. Allen and J. J. Tobin

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 461, 22–35 (2016)

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