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Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gelang es Astronomen eine eindringliche Nahaufnahme der Materie zu machen, die von einem neugeborenen Stern abströmt. Durch Beobachtungen des Leuchtens von Kohlenstoffmonoxid-Molekülen in einem Objekt namens Herbig-Haro 46/47 fanden sie heraus, dass die sogenannten Jets, in denen das Material gebündelt ist, sogar noch energiereicher sind als bisher angenommen. Die sehr detailreichen, neuen Bilder haben außerdem einen bislang unbekannten Jet sichtbar gemacht, der in eine völlig andere Richtung zeigt.
Junge Sterne sind unruhige Objekte, die Material bei Geschwindigkeiten von bis zu einer Million Kilometern pro Stunde ausstoßen. Wenn dieses Material auf das umliegende Gas trifft, dann leuchtet es, wodurch ein sogenanntes Herbig-Haro Objekt [1] entsteht. Ein eindrucksvolles Beispiel dafür trägt den Namen Herbig-Haro 46/47 und befindet sich etwa 1400 Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Vela (das Segel des Schiffs). Dieses Objekt war Ziel einer Studie mit ALMA während seiner frühen Phase wissenschaftlicher Beobachtungen, in der das Observatorium sich noch im Aufbau befand, also lange bevor die Anordnung der Teleskope vollständig war.
Die neuen Aufnahmen lassen feine Details in zwei gerichteten Strahlen aus Gas erkennen, den sogenannten Jets. Der eine Strahl strömt zur Erde hin und der andere von ihr weg. Der wegströmende Jet war in früheren Aufnahmen im sichtbaren Bereich des Lichts aufgrund der Abschirmung durch Staubwolken um den neugeborenen Stern herum fast unsichtbar. ALMA hat nicht nur deutlich schärfere Aufnahmen als frühere Einrichtungen geliefert, sondern den Astronomen auch ermöglicht zu messen, wie schnell das leuchtende Material sich im Raum ausbreitet.
Die neuen Beobachtungen von Herbig-Haro 46/47 zeigen, dass ein Teil des ausströmenden Materials deutlich höhere Geschwindigkeiten aufweist als zuvor gemessen wurde. Das bedeutet, dass das Gas viel mehr Energie und Impuls besitzt als bisher angenommen.
Héctor Arce von der Yale University in den USA, Leiter des Wissenschaftlerteams und Erstautor der Studie, in der die neuen Ergebnisse präsentiert werden, erklärt: „ALMAs außerordentliche Empfindlichkeit hat den Nachweis von bisher nicht beobachteten Eigenschaften dieser Quelle, wie dieser sehr schnellen Ausströmung überhaupt erst erlaubt. Es scheint außerdem ein Bilderbuch-Beispiel für ein einfaches Model zu sein, bei dem die molekulare Ausströmung durch einen weitwinkligen Wind vom jungen Stern generiert wird.”
Die Beobachtungen wurden in nur fünf Stunden von ALMAs Beobachtungszeit durchgeführt – obwohl sich ALMA zu der Zeit noch im Aufbau befand – Beobachtungen ähnlicher Qualität mit anderen Teleskopen hätten zehn mal länger gedauert.
„Der Detailreichtum in den Aufnahmen von Herbig-Haro 46/47 ist atemberaubend. Die Tatsache, dass wir uns für diese Art von Beobachtungen erst am Anfang befinden, ist vielleicht noch beeindruckender. In Zukunft wird ALMA noch bessere Aufnahmen als diese in einem Bruchteil der Zeit liefern”, ergänzt Stuartt Corder vom Joint ALMA Observatory in Chile, einer der Koautoren des Fachartikels.
Diego Mardones von der Universidad de Chile, ein weiterer Koautor, betont außerdem: „Dieses System ähnelt den meisten isolierten, massearmen Sternen während ihrer Entstehung und Geburt. Es ist allerdings ungewöhnlich, dass die Ausströmung auf der einen Seite des jungen Sterns direkt auf eine Wolke auftrifft und auf der anderen Seite aus der Wolke entkommt. Dadurch wird es zu einem hervorragenden Objekt, um die Einwirkung von stellaren Winden auf die Mutterwolke zu untersuchen, aus der ein junger Stern entsteht.”
Die erreichte Schärfe und Empfindlichkeit der ALMA-Beobachtungen hat es dem Team zusätzlich ermöglicht, eine unerwartete Ausströmungskomponente zu entdecken, die von einem masseärmeren Begleiter des jungen Sterns zu kommen scheint. Diese sekundäre Ausströmung wird fast im rechten Winkel zum Hauptobjekt beobachtet und scheint sich ein eigenes Loch aus der umgebenden Wolke zu graben.
„ALMA hat es möglich gemacht, die Eigenschaften der beobachteten Jets viel besser zu untersuchen als in vorhergehenden Beobachtungsstudien. Dies zeigt, dass es sicherlich viele Überraschungen und faszinierende Entdeckungen mit der vollständigen Anlage geben wird. ALMA wird sicherlich das Forschungsgebiet der Sternentstehung revolutionieren!” schließt Arce.
Endnoten
[1] Die Astronomen George Herbig und Guillermo Haro waren nicht die ersten, die eines der Objekte, das heute ihre Namen trägt, beobachtet haben. Sie waren aber die ersten, die die Spektren dieser seltsamen Objekte im Detail untersucht haben. Sie kamen zu dem Schluss, dass dies nicht bloß Gas- und Staubklumpen waren, die Licht reflektieren oder unter Einfluss von ultraviolettem Licht von jungen Sternen leuchten, sondern dass es sich um eine neue Klassen von Objekten handelte. Sie werden mit Schockfronten in Verbindung gebracht, die durch ausströmendes Material bei hohen Geschwindigkeiten in Sternentstehungsgebieten entstehen.
Weitere Informationen
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Von europäischer Seite aus wird ALMA über die Europäische Südsternwarte (ESO) finanziert, in Nordamerika von der National Science Foundation (NSF) der USA in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC) und dem taiwanesischen National Science Council (NSC), und in Ostasien von den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.
Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von Héctor Arce et al erscheinen demnächst unter dem Titel „ALMA Observations of the HH 46/47 Molecular Outflow” in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.
Die beteiligten Wissenschaftler sind Héctor G. Arce (Yale University, New Haven, USA), Diego Mardones (Universidad de Chile, Santiago de Chile), Stuartt A. Corder (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile), Guido Garay (Universidad de Chile), Alberto Noriega-Crespo (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, USA) und Alejandro C. Raga (Instituto de Ciencias Nucleares, Mexiko).
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In dieser beispiellosen Aufnahme des Herbig-Haro-Objects HH 46/47 wurden Beobachtungen im Radiobereich vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mit Beobachtungen des New Technology Telescope (NTT) der ESO in einem viel kürzeren sichtbaren Wellenlängenbereich kombiniert. Die ALMA-Aufnahmen (orange und grün, unten rechts) des neugeborenen Sterns zeigen einen großen, energiereichen Jet, der sich von uns wegbewegt und im sichtbaren Wellenlängenbereich durch Gas und Staub verborgen wird. Zur Linken (in rosa und violett) ist der sichtbare Teil des Jets zu sehen, der teilweise auf uns zuströmt.
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Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist es Astronomen gelungen, eine eindringliche Nahaufnahme der Materie zu machen, die von einem neugeborenen Stern abströmt. Durch Beobachtungen des Leuchtens von Kohlenstoffmonoxid-Molekülen in einem Objekt namens Herbig-Haro 46/47 fanden sie heraus, dass die sogenannten Jets, in denen das Material gebündelt ist, sogar noch energiereicher sind als bisher angenommen. In diesen Beobachtungen von ALMA repräsentieren die gezeigten Farben die Bewegung des Materials: die blauen Bereiche links sind eine Strömung, die zur Erde hin fließt (blauverschoben) und der größere Ausfluss rechts strömt von der Erde weg (rotverschoben).
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Diese Aufnahme des New Technology Telescope der ESO am La Silla-Observatorium in Chile zeigt das Herbig-Haro-Objekt HH 46/47 als Ausströmungen, die aus einer dunklen Wolke entweichen, in der ein Stern entsteht. Dieses Objekt war Ziel einer Studie mit Hilfe von ALMA während der Early-Science-Phase.
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Diese Aufsuchkarte zeigt das südliche Sternbild Vela (das Segel des Schiffs). Die Karte zeigt die meisten mit bloßem Auge unter guten Bedingungen sichtbaren Sterne. Die Lage des Sternentstehungsgebiets, das das Herbig-Haro-Objekt HH 46/47 beherbergt, ist mit einem roten Kreis markiert. Es kann im sichtbaren Spektralbereich mit einem kleinen Teleskop nicht beobachtet werden.Diese Aufsuchkarte zeigt das südliche Sternbild Vela (das Segel des Schiffs). Die Karte zeigt die meisten mit bloßem Auge unter guten Bedingungen sichtbaren Sterne. Die Lage des Sternentstehungsgebiets, das das Herbig-Haro-Objekt HH 46/47 beherbergt, ist mit einem roten Kreis markiert. Es kann im sichtbaren Spektralbereich mit einem kleinen Teleskop nicht beobachtet werden.
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Quelle: ESO