ALMA beobachtet einen anhaltenden Stillstand der Sternentstehung in der Großen Magellanschen Wolke

Bei der Verwendung des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zur Beobachtung großer Sternentstehungsregionen in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) entdeckten Wissenschaftler eine turbulente Push-and-Pull-Dynamik in der Sternentstehungsregion 30 Doradus. Beobachtungen zeigten, dass trotz intensiver stellarer Rückkopplung die Schwerkraft die Molekülwolke formt und entgegen wissenschaftlicher Widrigkeiten die fortlaufende Bildung junger, massereicher Sterne antreibt. Die Beobachtungen waren heute in einer Pressekonferenz vorgestellt auf der 240. Sitzung des Amerikanische Astronomische Gesellschaft (AAS) in Pasadena, Kalifornien, und sind veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal (ApJ).

30 Doradus ist eine große Sternentstehungsregion neben der Milchstraße – nur 170.000 Lichtjahre entfernt – im Herzen des berühmten Tarantelnebels der Großen Magellanschen Wolke. Es beherbergt den massereichsten Sternhaufen in der kosmischen Nachbarschaft und ist ein perfektes Ziel für Wissenschaftler, die die Geburt und Entwicklung von Sternen verstehen wollen. Im Herzen von 30 Doradus liegt eine funkelnde Sternenkinderstube, die die Geburt von mehr als 800.000 Sternen und Protosternen miterlebt hat, darunter eine halbe Million heißer, junger und massereicher Sterne. Die Region ist für Astronomen, die Sternentstehung und galaktische Evolution studieren, von Interesse, da die Gravitation und die stellare Rückkopplung – enorme Energie, die von jungen und massiven Sternen in die Region abgegeben wird und die Sternentstehung verlangsamen kann – die gegeneinander antreten, um dies zu bewältigen, von Interesse sind Sternentstehungsraten.

Neue Beobachtungen von 30 Doradus wurden mit den hochempfindlichen Band-6-Empfängern von ALMA gemacht, einem Observatorium, das mit dem National Radio Astronomy Observatory (NRAO) der US National Science Foundation kooperiert, und führten zu einer überraschenden Enthüllung über die Molekülwolke. „Sterne entstehen, wenn dichte Gaswolken der Schwerkraft nicht mehr widerstehen können. Unsere neuen Beobachtungen enthüllen klare Beweise dafür, dass die Schwerkraft die dicksten Teile der Wolken formt, und zeigen gleichzeitig viele Wolkenfragmente mit geringerer Dichte, die für die Schwerkraft zu turbulent sind großen Einfluss ausüben“, sagte Tony Wong, Professor an der University of Illinois in Urbana-Champaign und Hauptautor der neuen Forschung. „Wir hatten erwartet, dass die Teile der Wolke, die den jungen, massereichen Sternen am nächsten sind, die deutlichsten Anzeichen dafür zeigen würden, dass die Schwerkraft von Rückkopplungen überwältigt wird, und infolgedessen eine geringere Sternentstehungsrate. Stattdessen haben diese Beobachtungen dies sogar bestätigt.“ In einer Region mit extrem aktiver Rückkopplung ist die Präsenz der Schwerkraft immer noch stark zu spüren, und die Sternentstehung wird wahrscheinlich weitergehen.

Um ein klareres Bild davon zu bekommen, was in 30 Doradus passierte, teilte das Team die Wolke in Klumpen auf, um zu messen, wie sich ein Teil der Wolke von einem anderen unterscheidet. Da sich Sterne normalerweise in den dichtesten Teilen von Molekülwolken bilden, war die Unterscheidung zwischen den weniger dichten und den dichteren Klumpen entscheidend, um ein klares Verständnis dafür zu entwickeln, was in 30 Doradus passiert. Der neuartige Ansatz offenbarte ein Muster. „Früher haben wir uns interstellare Gaswolken als aufgeblähte oder rundliche Strukturen vorgestellt, aber es wird immer deutlicher, dass sie faden- oder fadenförmig sind“, sagte Wong. „Als wir die Wolke in Klumpen aufteilten, um Dichteunterschiede zu messen, stellten wir fest, dass die dichtesten Klumpen nicht zufällig platziert sind, sondern hochgradig organisiert auf diesen Filamenten. Die Filamente selbst scheinen durch die Schwerkraft geformt zu sein, also sind sie wahrscheinlich ein wichtiger Schritt in diesem Prozess der Sternentstehung.“

Im Gegensatz zur Milchstraße, die jedes Jahr eine relativ langsame und stetige Sternentstehungsrate von ungefähr sieben Sternen – oder dem Äquivalent von vier Sonnenmassen – erlebt, erleben die Heimatgalaxie von 30 Doradus, die LMC, und ihre Sternentstehungsregionen einen „Boom“. und Bust“-Zyklen, was oft zu Perioden intensiver Sternentstehung führt. Das Team hofft, dass die neuen Erkenntnisse sowie weitere zukünftige Forschungen Aufschluss über die Unterschiede zwischen der Milchstraße und anderen, aktiveren sternbildenden Galaxien geben werden, einschließlich der Frage, wie die Konkurrenz zwischen Schwerkraft und Rückkopplung Molekülwolken formt und die Sternentstehung beeinflusst Preise.

Remy Indebetouw, Astronom am NRAO und Mitautor der Forschung, sagte: „30 Doradus enthält den der Erde am nächsten gelegenen massereichen Sternhaufen. Haufen wie dieser können in Galaxien wie Bomben wirken, Gas ausblasen und sogar ihre Langzeitwirkung verändern Wir wollen verstehen, wie aus Molekülwolken Sterne werden, im Detail: Wie lange dauert es, wie schnell beginnen neu gebildete Sterne, ihre Geburtswolke zu beeinflussen, und über welche Entfernungen, Dinge, die derzeit nicht gut verstanden werden Cluster werden uns einer Antwort einen Schritt näher bringen.“

Wong fügte hinzu, dass die Beobachtungen sowohl Wissenschaftlern helfen, die weitreichenden wissenschaftlichen Auswirkungen der Sternentstehung zu verstehen, als auch die Geschichte und Zukunft von Galaxien aufdecken. „Eines der größten Rätsel der Astronomie ist, warum wir heute beobachten können, wie Sterne entstehen. Warum ist nicht schon vor langer Zeit das gesamte verfügbare Gas in einem riesigen Feuerwerk zusammengebrochen? Was wir jetzt lernen, kann uns helfen, ein Licht zu erstrahlen.“ was tief in Molekülwolken passiert, damit wir besser verstehen können, wie Galaxien die Sternentstehung im Laufe der Zeit aufrechterhalten.