Spiralförmige Sterne bieten ein Fenster in das frühe Universum
Astronomen waren verwirrt, als sie in der Kleinen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, junge Sterne fanden, die sich spiralförmig in das Zentrum eines massiven Sternhaufens bewegten. Der äußere Arm der Spirale in dieser riesigen, seltsam geformten Sternenkinderstube – NGC 346 genannt – könnte die Sternentstehung in einer flussähnlichen Bewegung aus Gas und Sternen nähren. Dies ist ein effizienter Weg, um die Geburt von Sternen voranzutreiben, sagen Forscher.
Die Kleine Magellansche Wolke hat eine einfachere chemische Zusammensetzung als die Milchstraße, wodurch sie den Galaxien im jüngeren Universum ähnelt, als schwerere Elemente seltener waren. Aus diesem Grund brennen die Sterne in der Kleinen Magellanschen Wolke heißer und gehen damit schneller leer als in unserer Milchstraße. Obwohl sie stellvertretend für das frühe Universum steht, ist die 200.000 Lichtjahre entfernte Kleine Magellansche Wolke auch einer unserer nächsten galaktischen Nachbarn.
Zu lernen, wie Sterne in der Kleinen Magellanschen Wolke entstehen, bietet eine neue Wendung, wie ein Feuersturm der Sternengeburt früh in der Geschichte des Universums aufgetreten sein könnte, als es etwa zwei bis drei Milliarden Jahre nach dem Urknall einen „Babyboom“ erlebte (Das Universum ist jetzt 13,8 Milliarden Jahre alt).
Die neuen Ergebnisse zeigen, dass der Prozess der Sternentstehung dort ähnlich abläuft wie in unserer eigenen Milchstraße.
Mit einem Durchmesser von nur 150 Lichtjahren weist NGC 346 die Masse von 50.000 Sonnen auf. Seine faszinierende Form und schnelle Sternentstehungsrate haben Astronomen verwirrt. Es bedurfte der vereinten Kraft des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble und des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte, um das Verhalten dieses mysteriös aussehenden Sternennistplatzes zu enträtseln.
„ Sterne sind die Maschinen, die das Universum formen. Wir hätten kein Leben ohne Sterne, und dennoch verstehen wir nicht vollständig, wie sie entstehen “, erklärte Studienleiterin Elena Sabbi vom Space Telescope Science Institute in Baltimore. „ Wir haben mehrere Modelle, die Vorhersagen machen, und einige dieser Vorhersagen sind widersprüchlich. Wir wollen herausfinden, was den Prozess der Sternentstehung reguliert, denn das sind die Gesetze, die wir brauchen, um auch zu verstehen, was wir im frühen Universum sehen. ”
Die Forscher bestimmten die Bewegung der Sterne in NGC 346 auf zwei verschiedene Arten. Mithilfe von Hubble maßen Sabbi und ihr Team die Veränderungen in den Positionen der Sterne über einen Zeitraum von 11 Jahren. Die Sterne in dieser Region bewegen sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 3200 Kilometern pro Stunde, was bedeutet, dass sie in 11 Jahren 320 Millionen Kilometer zurücklegen. Das ist etwa die doppelte Entfernung zwischen Erde und Sonne.
Aber dieser Haufen ist relativ weit entfernt, innerhalb einer benachbarten Galaxie. Das bedeutet, dass die beobachtete Bewegung sehr klein und daher schwer zu messen ist. Diese außergewöhnlich präzisen Beobachtungen waren nur wegen Hubbles exquisiter Auflösung und hoher Empfindlichkeit möglich. Außerdem bietet Hubbles drei Jahrzehnte lange Beobachtungsgeschichte eine Grundlage für Astronomen, um winzige Himmelsbewegungen im Laufe der Zeit zu verfolgen.
Das zweite Team unter der Leitung von Peter Zeidler von AURA/STScI für die Europäische Weltraumorganisation verwendete das Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-Instrument des bodengestützten VLT, um die Radialgeschwindigkeit zu messen, die bestimmt, ob sich ein Objekt einem Beobachter nähert oder sich von ihm entfernt.
„ Das wirklich Erstaunliche war, dass wir zwei völlig unterschiedliche Methoden mit unterschiedlichen Einrichtungen angewendet haben und im Grunde unabhängig voneinander zum gleichen Ergebnis gekommen sind “, so Zeidler. „ Mit Hubble können Sie die Sterne sehen, aber mit MUSE können wir auch die Gasbewegung in der dritten Dimension sehen, und das bestätigt die Theorie, dass sich alles spiralförmig nach innen dreht .“
Aber warum eine Spirale?
„ Eine Spirale ist wirklich der gute, natürliche Weg, um die Sternentstehung von außen in Richtung Zentrum des Haufens zu füttern “, erklärte Zeidler. „ Das ist der effizienteste Weg, wie sich Sterne und Gas, die mehr Sternentstehung befeuern, in Richtung Zentrum bewegen können. ”
Die Hälfte der Hubble-Daten für diese Studie von NGC 346 ist archiviert. Die ersten Beobachtungen wurden vor 11 Jahren gemacht. Sie wurden kürzlich wiederholt, um die Bewegung der Sterne im Laufe der Zeit zu verfolgen. Angesichts der Langlebigkeit des Teleskops enthält das Hubble-Datenarchiv jetzt mehr als 32 Jahre an astronomischen Daten, die beispiellose Langzeitstudien ermöglichen.
„ Das Hubble-Archiv ist wirklich eine Goldmine “, sagte Sabbi. „ Es gibt so viele interessante Sternentstehungsregionen, die Hubble im Laufe der Jahre beobachtet hat. Angesichts der Tatsache, dass Hubble so gut funktioniert, können wir diese Beobachtungen tatsächlich wiederholen. Dies kann unser Verständnis der Sternentstehung wirklich voranbringen. ”
Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA sollten in der Lage sein, Sterne mit geringerer Masse im Haufen aufzulösen, was einen ganzheitlicheren Blick auf die Region ermöglicht. Während Webbs Lebensspanne werden Astronomen in der Lage sein, dieses Experiment zu wiederholen und die Bewegung der massearmen Sterne zu messen. Sie werden dann in der Lage sein, die massereichen Sterne und die massearmen Sterne zu vergleichen, um endlich das volle Ausmaß der Dynamik dieser Kinderstube zu erfahren.
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