In einem nahe gelegenen Sternenkindergarten passiert etwas Seltsames. Ein embryonaler Stern strahlt in Röntgenstrahlen gesund aus. Wie ein frühreifes Kind ist der sich entwickelnde Stern (Protostern) viel zu jung für diese Art von Verhalten.
Neue Sterne entstehen, wenn eine Staub- und Gaswolke im interstellaren Raum unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbricht, dachten wir zumindest. Das seltsame Verhalten dieses Protostars zeigt, dass etwas anderes der Schwerkraft helfen könnte, eine Menge Gas und Staub in einen Stern zu verwandeln.
Wissenschaftler haben ein staubiges Sternenkinderzimmer durchbohrt, um die früheste und detaillierteste Ansicht einer kollabierenden Gaswolke zu erhalten, die sich in einen Stern verwandelt, analog zum ersten Ultraschall eines Babys.
Die Beobachtung, die hauptsächlich mit dem XMM-Newton-Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation gemacht wurde, legt nahe, dass ein nicht realisierter, energetischer Prozess - wahrscheinlich im Zusammenhang mit Magnetfeldern - die Oberfläche des Wolkenkerns überhitzt und die Wolke immer näher an einen Stern heranführt.
Die Beobachtung markiert den ersten eindeutigen Nachweis von Röntgenstrahlen von einem entstehenden, aber kalten Vorläufer eines Sterns, der als Protostern der Klasse 0 bezeichnet wird, weit früher in der Entwicklung eines Sterns, als die meisten Experten auf diesem Gebiet dies für möglich hielten. Röntgenstrahlen werden im Weltraum durch Prozesse erzeugt, die viel Energie und Wärme freisetzen. Die überraschende Detektion von Röntgenstrahlen von einem so kalten Objekt zeigt, dass Materie zehnmal schneller als erwartet durch die Schwerkraft auf den Protosternkern fällt.
"Wir sehen die Sternentstehung in ihrem embryonalen Stadium", sagte Dr. Kenji Hamaguchi, ein von der NASA finanzierter Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md., Hauptautor eines Berichts im Astrophysical Journal. „Frühere Beobachtungen haben die Form solcher Gaswolken erfasst, konnten jedoch nie hineinschauen. Die frühzeitige Erkennung von Röntgenstrahlen zeigt, dass die Schwerkraft allein nicht die einzige Kraft ist, die junge Sterne formt. “
Unterstützende Daten stammten vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, dem japanischen Subaru-Teleskop in Hawaii und dem 88-Zoll-Teleskop der Universität von Hawaii.
Hamaguchis Team entdeckte Röntgenstrahlen von einem Protostern der Klasse 0 in der Sternentstehungsregion R Corona Australis, etwa 500 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Klasse 0 ist die jüngste Klasse von Protostellarobjekten, etwa 10.000 bis 100.000 Jahre nach dem Assimilationsprozess. Die Wolkentemperatur liegt etwa 400 Grad unter null Grad Fahrenheit (minus 240 Grad Celsius). Nach einigen Millionen Jahren entzündet sich die Kernfusion im Zentrum der kollabierenden Protostellarwolke und es bildet sich ein neuer Stern.
Das Team spekuliert, dass Magnetfelder im sich drehenden Protosternkern das Eindringen von Materie auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und dabei hohe Temperaturen und Röntgenstrahlen erzeugen. Diese Röntgenstrahlen können den staubigen Bereich durchdringen, um den Kern freizulegen.
"Dies ist kein sanfter freier Gasfall", sagte Dr. Michael Corcoran von NASA Goddard, einem Mitautor des Berichts. „Die Röntgenemission zeigt, dass Kräfte die Materie auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen scheinen und Regionen dieser kalten Gaswolke auf 100 Millionen Grad Fahrenheit erwärmen. Die Röntgenemission des Kerns gibt uns ein Fenster, um die verborgenen Prozesse zu untersuchen, durch die kalte Gaswolken zu Sternen zusammenbrechen. “
Hamaguchi verglich die Erzeugung von Röntgenstrahlen im Protostern der Klasse 0 mit dem, was während Sonneneruptionen auf unserer Sonne passiert. Die Sonnenoberfläche hat viele Magnetschleifen, die sich manchmal verheddern und große Mengen an Energie freisetzen. Diese Energie kann elektrisch geladene Teilchen (Elektronen und ionisierte Atome) auf Geschwindigkeiten von 7 Millionen Meilen pro Stunde beschleunigen. Die Partikel schlagen gegen die Sonnenoberfläche und erzeugen Röntgenstrahlen. Ähnlich verwickelte Magnetfelder könnten für Röntgenstrahlen verantwortlich sein, die Hamaguchi und seine Mitarbeiter beobachten.
Die Detektion von Magnetfeldern von einem extrem jungen Protostern der Klasse 0 liefert eine entscheidende Verbindung zum Verständnis des Sternentstehungsprozesses, da angenommen wird, dass Magnetfeldschleifen eine entscheidende Rolle bei der Moderation des Wolkenkollapses spielen. Nur elektrisch geladene Teilchen, Ionen genannt, reagieren auf Magnetfelder. Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, woher die Magnetfelder oder Ionen kommen. Röntgenstrahlen ionisieren jedoch Atome, wodurch mehr Ionen erzeugt werden, die durch magnetische Aktivität beschleunigt werden, und mehr Röntgenstrahlen erzeugt werden.
Das Team verwendete XMM-Newton für seine leistungsstarke Lichtsammelfähigkeit, die für diese Art der Beobachtung erforderlich ist, bei der so wenige Röntgenstrahlen in den staubigen Bereich eindringen, und das exquisite Auflösungsvermögen von Chandra, um die Position der Röntgenquelle zu bestimmen. Das Team verwendete das Infrarot-Subaru-Teleskop, um das Alter des Protostars zu bestimmen.
"Das Alter basiert auf einem gut etablierten Diagramm von Spektren oder Eigenschaften des Infrarotlichts, während sich der Protostern im Laufe einer Million Jahre entwickelt", sagte Ko Nedachi, ein Doktorand an der Universität von Tokio, der den Subaru leitete Überwachung.
Zum Wissenschaftsteam gehören auch Dr. Rob Petre und Nicholas White von der NASA Goddard, Dr. Beate Stelzer vom Astronomy Observatory in Palermo, Italien, und Dr. Naoto Kobayashi von der Universität Tokio. Kenji Hamaguchi wird vom Nationalen Forschungsrat finanziert; Michael Corcoran wird von der Universities Space Research Association finanziert.
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
