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Simulationen zeigen, wie sich durch eine magnetisierte Molek\u00fclwolke ausbreitende Sto\u00dfwellen radiale Filamente formen und Gas in ein dichtes Zentrum leiten, in dem Sterne entstehen. | Bildnachweis: Links: MSN Kumar, ESA\/Herschel, NASA\/JPL-Caltech (Spitzer); Rechts: S. Nozaki und S. Inutsuka<\/p>\n
Einige der spektakul\u00e4rsten Sternentstehungsgebiete der Galaxie \u00e4hneln riesigen kosmischen Wagenr\u00e4dern mit speichenartigen Strukturen, die laut Wissenschaftlern durch Schockwellen von Sternexplosionen und starke Sternwinde geformt wurden.<\/p>\n
Mithilfe leistungsstarker 3D-Modelle haben Forscher der Kyushu-Universit\u00e4t und der Universit\u00e4t Nagoya in Japan entdeckt, dass sich durch riesige Gaswolken ausbreitende Sto\u00dfwellen speichenartige Filamente formen k\u00f6nnen, wie sie h\u00e4ufig um junge Sterne beobachtet werden. Laut der Kyushu-Universit\u00e4t k\u00f6nnten diese Erkenntnisse dazu beitragen, die Entstehung sogenannter \u00abNaben-und-Filament\u00bb-Systeme zu erkl\u00e4ren \u2013 riesige Sternentstehungsgebiete, in denen lange Gasstr\u00f6me auf eine dichte zentrale Nabe zustrahlen und ein Muster bilden, das an die Speichen eines Rades erinnert.<\/p>\n
\u00abSterne entstehen in Molek\u00fclwolken \u2013 riesigen, kalten Gaswolken, die durch den Weltraum treiben\u00bb, erkl\u00e4rte Shingo Nozaki, Hauptautor der Studie, in einer Stellungnahme. \u00abSie bilden sich jedoch nur in den k\u00e4ltesten und dichtesten Bereichen dieser Sternentstehungsgebiete, wo das Gas durch seine eigene Schwerkraft komprimiert werden kann. In einigen dieser Sternentstehungsregionen ist das Gas in charakteristischen Zentrum-und-Speichen-Strukturen organisiert, die als Zentrum-Filament-Systeme (HFS) bekannt sind.\u00ab.<\/p>\n
Astronomen haben diese Strukturen in der gesamten Milchstra\u00dfe beobachtet, doch der genaue Entstehungsmechanismus blieb bisher ungekl\u00e4rt. Ein Forscherteam nutzte nun fortschrittliche dreidimensionale magnetohydrodynamische Modelle, um diesen Prozess zu rekonstruieren. Die Studie ergab, dass sich durch riesige Molek\u00fclwolken ausbreitende Sto\u00dfwellen auf nat\u00fcrliche Weise zu den markanten, radf\u00f6rmigen Strukturen formen k\u00f6nnen, die in einigen der aktivsten Sternentstehungsgebiete der Galaxie beobachtet werden.<\/p>\n
Viele Sternentstehungsgebiete enthalten schmale Filamente, die Material nach innen in Richtung der dicht besiedelten Zentralregionen leiten, wo die Sternentstehung stattfindet. Das Verst\u00e4ndnis der Entstehung dieser Filamente ist entscheidend, um zu verstehen, wie sich Gas ansammelt und schlie\u00dflich kollabiert, um neue Sterne zu bilden.<\/p>\n
F\u00fcr die Studie erzeugten die Wissenschaftler eine virtuelle Molek\u00fclwolke, die von Magnetfeldern durchdrungen war, und f\u00fchrten Simulationen auf dem Supercomputer ATERUI III durch, der f\u00fcr die astronomische Forschung entwickelt wurde. Zun\u00e4chst beobachteten sie, wie die Schwerkraft die Magnetfelder nach innen zog und so eine sanduhrf\u00f6rmige Struktur erzeugte. Anschlie\u00dfend setzte das Team die Wolke einer simulierten interstellaren Sto\u00dfwelle aus, \u00e4hnlich jenen, die von expandierenden Supernova-\u00dcberresten oder starken Sternwinden erzeugt werden. Das Ergebnis war ein bemerkenswert realistisches \u00abKern-Filament\u00bb-System.<\/p>\n
Als sich die Sto\u00dfwelle durch die Wolke ausbreitete, traf sie in unterschiedlichen Winkeln auf verschiedene Abschnitte des gekr\u00fcmmten Magnetfelds. Dadurch entstanden schr\u00e4ge Sto\u00dfwellen, die Teile des Felds verst\u00e4rkten und die bevorzugten Wege f\u00fcr den Gasfluss bestimmten. Mit der Zeit lenkten diese Kan\u00e4le das Material in l\u00e4ngliche Filamente, die sich zum zentralen Punkt hin erstreckten und die speichenartige Struktur bildeten, die durch ein Teleskop sichtbar ist.<\/p>\n
Die Simulationen verfolgten auch die Bewegung von Materie in Sternentstehungsgebieten. Dichtes Gas str\u00f6mt tendenziell entlang der Filamente und beschleunigt dabei, wenn es sich dem Zentrum n\u00e4hert, w\u00e4hrend die weniger dichte Materie zwischen den Speichen relativ station\u00e4r bleibt. Laut den Forschern k\u00f6nnte dieses Verhalten dazu beitragen zu erkl\u00e4ren, warum nur ein kleiner Teil des Gases in Molek\u00fclwolken letztendlich Sterne bildet.<\/p>\n
Die Modellierung der Wechselwirkungen von Gravitation, Magnetfeldern und Sto\u00dfwellen \u00fcber Millionen von Jahren erm\u00f6glicht es Forschern, Prozesse zu untersuchen, die sich sonst nur schwer direkt beobachten lassen. Zuk\u00fcnftige Studien werden ein breiteres Spektrum an Wolkenstrukturen und Ausbreitungsbedingungen von Sto\u00dfwellen untersuchen und m\u00f6glicherweise kl\u00e4ren, warum Kern-Filament-Systeme in der gesamten Galaxie variieren. Zudem liefern sie neue Erkenntnisse \u00fcber die Entstehung massereicher Sterne und Sternhaufen. Die Ergebnisse deuten auch auf einen umfassenderen kosmischen Zyklus von Zerst\u00f6rung und Entstehung hin, in dem Sto\u00dfwellen sterbender Sterne die Umgebung pr\u00e4gen, in der neue Sterne entstehen.<\/p>\n
Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden am 18. M\u00e4rz in den Astrophysical Journal Letters ver\u00f6ffentlicht.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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