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| Wie sich Sterne in nahe gelegenen Galaxien bilden |
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Wie Sterne genau entstehen, ist nach wie vor eines der grossen Rätsel der Astrophysik. Eine UZH-Studie analysiert bisherige Beobachtungsdaten neu und kommt zum Schluss: In den nah gelegenen Galaxien bilden sich die Sterne typischerweise proportional zur Menge des dort vorhandenen Gases. Dies deutet darauf hin, dass die Netto-Gaszufuhr aus kosmischen Entfernungen der Hauptantrieb für die galaktische Sternentstehung ist.
Sterne werden in dichten Wolken aus molekularem Wasserstoffgas geboren, das den interstellaren Raum der meisten Galaxien durchdringt. In den letzten Jahren hat sich das physikalische Verständnis dieses komplexen Prozesses erheblich verbessert. Was allerdings letztendlich der Auslöser für die Sternbildung in den Galaxien ist, bleibt dennoch eine offene Frage.
Schwere Elemente im Sternplasma
Sterne werden in dichten Wolken aus molekularem Wasserstoffgas geboren, das den interstellaren Raum der meisten Galaxien durchdringt. In den letzten Jahren hat sich das physikalische Verständnis dieses komplexen Prozesses erheblich verbessert. Was allerdings letztendlich der Auslöser für die Sternbildung in den Galaxien ist, bleibt dennoch eine offene Frage.
Im Prinzip beeinflussen zwei Hauptfaktoren die Entstehung von Sternen:
- die Menge des in den Galaxien verfügbaren molekularen Gases und die Geschwindigkeit, mit der vorhandenes interstellares Gas in Sterne umgewandelt wird.
Eine genaue Bestimmung dieser Hauptfaktoren, das Ziel zahlreicher Beobachtungen, ist daher von enormer Bedeutung. Allerdings stellt die Analyse dieser Beobachtungen einige Herausforderungen und gegenwärtige Studien weisen widersprüchliche Ergebnisse auf. Das liegt auch daran, dass sich Gasmassen in vielen Galaxien angesichts der derzeitigen Nachweisgrenzen nicht zuverlässig messen lassen.
Sternentstehung hängt vom gesamten Gasreservoir ab
In einer Studie des Instituts für Computergestützte Wissenschaften der Universität Zürich wurde nun ein neuer Ansatz gewählt: Die statistische Methode, die auf der Bayes'schen Modellierung basiert, kann Galaxien mit nicht erfassten Mengen an molekularem oder atomarem Wasserstoff korrekt und ohne Verzerrung der Daten in die Analyse einbeziehen. Das Ergebnis zeigt, dass molekulares und atomares Gas in typischen Galaxien innerhalb von 1 beziehungsweise 10 Milliarden Jahren für die Sternentstehung aufgebraucht wird. Bei extrem aktiven Galaxien - sogenannten Starburst-Galaxien - werden dagegen viel kürzere Zeitskalen festgestellt.
«Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entstehung von Sternen tatsächlich direkt von der insgesamt vorhandenen Gasmasse abhängt. Sterngeburten werden also von der Menge an Gas bestimmt, welche aus verschiedenen kosmischen Entfernungen in die Galaxie eintritt oder sie verlässt», sagt Robert Feldmann, Professor am Zentrum für Theoretische Astrophysik und Kosmologie der Universität Zürich. Die um ein Vielfaches höhere Aktivität in Starbursts dagegen scheint einen anderen physikalischen Ursprung wie etwa intergalaktische Wechselwirkungen oder Instabilitäten in galaktischen Scheiben, zu haben.
Künftige Datenanalysen bei weit entfernten Galaxien
Die vorliegende Analyse basiert auf Beobachtungsdaten von nahen Galaxien. Der Gasgehalt in weit entfernten Galaxien quer durch die kosmische Geschichte könnte mit dem Atacama-Large-Millimeter/Submillimeter-Array, dem Square-Kilometer-Array und anderen Observatorien untersucht werden. Daher ist es entscheidend, weitere statistische und datenwissenschaftliche Methoden zu entwickeln, um die physikalischen Prozesse in entfernten Galaxien exakt abbilden zu können. «Nur so werden die Geheimnisse der Entstehung von Sternen vollständig aufgedeckt», sagt Feldmann.
Originalarbeit:
Robert Feldmann. The link between star formation and gas in nearbygalaxies. Communications Physics, 7 December 2020. Doi: 10.1038/s42005-020-00493-0
https://rdcu.be/cbNUP
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| 1 Lichtjahr |
| Weg des Lichts, das sich während eines Erdjahres ausbreitet = ca. 365 Tage . 24 h . 3'600 sec . 300'000 km/sec = 9,461 . 1012 km = 9,461 Billionen km |
| Exoplaneten |
| Planeten, welche sich um einen sonnenähnlichen Stern ausserhalb unseres Sonnensystems bewegen, heissen Extrasolare Planeten (Exoplaneten). |
| Rote Zwerge |
| Rote Zwerge sind sehr kleine, lichtschwache Sterne, in deren Zentrum Kernfusionsprozesse mit Wasserstoff stattfinden. |
| Weisse Zwerge |
| Weisse Zwerge sind die Überreste sonnenähnlicher Sterne, im Endstadium ihres Daseins. In der letzten Lebensphase stossen sie ihre äussere Hülle ab und hinterlassen einen heissen, kompakten und dichten Kern, der über Jahrmilliarden hinweg abkühlt. Die Temperatur auf ihren Oberflächen beträgt typischerweise 100'000 Grad Celsius - zum Vergleich: die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5'800 Celsius. |
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| Der Himmel wie Planck ihn sieht |
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Der ESA-Satellit Planck kartiert das Universum. Am Ende seiner Mission im Jahr 2012 hat der Satellit den Himmel insgesamt viermal vollständig abgetastet. Der erste komplette Datensatz der kosmischen Mikrowellen- Hintergrundstrahlung steht ab 2012 zur Verfügung stehen. |
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