ALMA: Massereiche Babysterne in „salziger kosmischer Suppe“ entdeckt

Im Universum gibt es Sterne mit vielen verschiedenen Massen. Kleinere Sterne haben nur ein Zehntel der Masse der Sonne, während größere Sterne die zehnfache Masse der Sonne oder mehr haben. Unabhängig von der Masse entstehen alle Sterne in kosmischen Wolken aus Gas und Staub. Astronomen haben die Entstehung von Sternen eifrig untersucht, doch der Prozess der massereichen Sternentstehung ist noch immer – wortwörtlich – verschleiert.

Der Grund dafür ist, dass die Entstehungsorte massereicher Sterne weiter von der Erde entfernt liegen und massereiche Babysterne meist von Wolken mit komplizierten Strukturen umgeben sind. Beide Tatsachen verhindern, dass Astronomen eine klare Sicht auf massereiche junge Sterne und ihren Entstehungsort erhalten.

Das nun entdeckte Paar Babysterne könnte die Suche erleichtern: Finden Astronomen „salzige kosmische Suppe“, könnte dies auf den Geburtsort neuer Sterne hindeuten. Die Forscher um Kei Tanaka vom Nationalen Astronomischen Observatorium von Japan veröffentlichten Ihre Ergebnisse bereits Ende August in der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal Letters“.

„Kochsalz ist kein gewöhnliches Molekül im Universum“

Mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) entdeckten Astronomen, dass beide Sterne von einer gasförmigen Scheibe umhüllt sind, die Moleküle von Natriumchlorid, allgemein als Kochsalz bekannt, und erhitzten Wasserdampf enthält. Bei der Analyse der Radioemissionen stellte das Team zudem fest, dass die Scheiben gegenläufig rotieren. Diese ist erst der zweite Nachweis von Salz um massereiche junge Sterne.

Die Forscher beobachteten die massereichen jungen Doppelsterne IRAS 16547-4247 in 9.500 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Skorpion.

Dabei entdeckten sie Radioemissionen von einer Vielzahl von Molekülen. In unmittelbarer Nähe der Sterne, in der sogenannten zirkumstellaren Scheibe, fanden sich insbesondere Natriumchlorid (NaCl) und heißes Wasser (H2O). Andere Moleküle wie Methylcyanid (CH3CN), wie sie früher an massereichen jungen Sternen beobachtet wurden, hielten etwas Abstand.

Zusammengesetzte Aufnahmen des binären massereichen Protosterns IRAS 16547-4247. Verschiedene Farben zeigen die unterschiedlichen Verteilungen von Staubteilchen (gelb), Methylcyanid (CH3CN, rot), Salz (NaCl, grün) und heißem Wasserdampf (H2O, blau). Letztere konzentrieren sich unmittelbar um die Sterne. Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tanaka et al.

„Natriumchlorid ist uns als Kochsalz bekannt, aber es ist kein gewöhnliches Molekül im Universum“, sagte Tanaka. „Der erste [Nachweis] war um die Orion-KL-Quelle I. Aber das ist eine so eigenartige Quelle, dass wir nicht sicher waren, ob Salz geeignet ist, Gasscheiben um massereiche Sterne zu sehen“. Die neuen Ergebnisse bestätigen diesen Zusammenhang.

„Da Babysterne durch Scheiben an Masse gewinnen, ist es wichtig, die Bewegung und die Eigenschaften der Scheiben zu untersuchen, um zu verstehen, wie die Babysterne wachsen“, so Tanaka weiter. Weitere Untersuchungen der Scheiben deuten zudem auf den Ursprung des ungleichen Paares. Die Gesamtmasse der Sterne beträgt etwa das 25-fache der Masse der Sonne. Eingebettet in einer gigantischen Wolke mit der Masse von 10.000 Sonnen.

Babysterne: Vermeintliche Zwillinge könnten Ursprung des Sonnensystems enthüllen

Wenn zwei Sterne als Zwillinge in einer großen gemeinsamen gasförmigen Scheibe geboren werden, dann drehen sich ihre Scheiben in die gleiche Richtung. Für IRAS 16547-4247 existieren jedoch zwei gegenläufig rotierende Scheiben. Dies könne darauf hindeuten, dass die beiden Sterne keine echten Zwillinge sind, so die Forscher. Stattdessen seien sie vermutlich in getrennten Wolken entstanden und haben erst später zueinander gefunden.

Das Vorhandensein von erhitztem Wasserdampf und Natriumchlorid, lasse zudem auf die heiße und dynamische Natur von Scheiben um massereiche Babysterne schließen. Interessanterweise deuten Untersuchungen von Meteoriten darauf hin, dass auch die Scheibe unseres Sonnensystems einst hohe Temperaturen erfuhr, bei denen Staubpartikel verdampften.

Aus weiteren Beobachtungen und Analysen erwarten die Astronomen nicht nur verlässlichere Informationen über die Geheimnisse der vermeintlichen Sternen-Zwillinge. Der ALMA-Nachfolger, das „next generation Very Large Array“ (ngVLA) könnte außerdem zum Verständnis des Ursprungs unseres Sonnensystems beitragen.

(Mit Material des Nationalen Astronomischen Observatoriums von Japan (NAOJ))