Neue Beobachtungen haben ein spiralförmiges Muster in einer Materialscheibe um einen sich noch bildenden, aber bereits massereichen Babystern offenbart. Dies deutet auf eine gravitative Instabilität in der Scheibe hin, was wichtige Auswirkungen auf die Entstehung massereicher Sterne hat.
Wenn sich ein Stern bildet, trägt eine protostellare Scheibe dazu bei, den entstehenden „Protostern“ in seinem Zentrum mit Material zu versorgen. Bei massereichen Protosternen, die bereits die achtfache Sonnenmasse überschreiten und immer noch wachsen, wird angenommen, dass anstelle eines kontinuierlichen Flusses gelegentlich Materialklumpen von der Scheibe auf den Protostern fallen und kurze, episodische Wachstumsschübe verursachen.
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Ross A. Burns am NAOJ verwendete VLBI-Techniken, indem es Radioteleskop-Arrays auf der ganzen Welt kombinierte, um die Maser-Emissionen in der Scheibe um einen massereichen Protostern namens G358-MM1 zu kartieren. Dieser massereiche Protostern ist der dritte Fall eines durch Beobachtungen bestätigten Wachstumsschubs und wurde von der Maser-Überwachungsorganisation intensiv untersucht. Das Team konnte das Phänomen erstmals im Detail untersuchen. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse am 27. Februar in der Zeitschrift Naturastronomie.
Die Beobachtungsergebnisse zeigen eine deutliche Rotation um den zentralen Protostern und ein Spiralmuster mit vier Armen. Spiralarme in rotierenden protostellaren Scheiben sind ein Zeichen von Instabilität, eine Eigenschaft, von der lange angenommen wurde, dass sie mit der Entstehung massereicher Sterne in Verbindung gebracht wird, die aber noch durch Beobachtungen bewiesen werden musste. Diese Entdeckung enthüllte nicht nur die erste spiralgetriebene Akkretionsscheibe in einem massereichen Protostern, sondern verbindet auch die Instabilitäten der Spiralarme mit den episodischen Wachstumsausbrüchen, die für die Theorie der Entstehung von massereichen Sternen von zentraler Bedeutung sind.
Diese Forschung verwendete eine neue Technik, die als „Hitzewellen-Mapping“ bekannt ist. Wenn ein Materialklumpen von der Scheibe auf den Protostern fällt, setzt er einen Energiestoß frei, der den inneren Teil der Scheibe erhitzt und eine Methanol-Maser-Emission anregt. Diese Hitzewelle bewegt sich dann nach außen und erwärmt im Laufe der Zeit immer weiter entfernte Teile der Scheibe. Durch die Beobachtung der Regionen, die die durch diese Erwärmung verursachte Maser-Emission zündeten, war es möglich, die Oberfläche der Scheibe in G358-MM1 zu kartieren. Das Team, das aus einer Zusammenarbeit von mehr als 90 Astronomen aus der ganzen Welt besteht, hofft nun, diese Technik anzuwenden, um die Scheiben anderer massereicher Protosterne zu beobachten, die in Zukunft Wachstumsschübe durchlaufen.
Mehr Informationen:
RA Burns et al, Eine keplersche Scheibe mit einer vierarmigen Spirale, die einen episodisch akkretierenden massereichen Protostern gebiert, Naturastronomie (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01899-w