Astronomen beobachten zum ersten Mal eine "extragalaktische" Sternscheibe!

Dies ist die erste extragalaktische stellare Scheibe, die mit dem ALMA-Teleskop in der Großen Magellanschen Wolke beobachtet wurde. Bislang wurde die Existenz einer solchen Scheibe nur aus Beobachtungen abgeleitet.

HH1177 — Künstlerische Darstellung der Scheibe und des Jets des jungen extragalaktischen Sterns HH 1177. Kredit: ESO/M. Kornmesser/Handout

Die Mechanismen, die zur Entstehung eines Sterns mit seiner protostellaren Scheibe führen, sind bekannt. Es handelt sich um physikalische Prozesse, die universell gültig sind. Daher wenn diese Prozesse bei der Entstehung von Sternen in unserer Galaxie und ihren Scheiben ablaufen, wird angenommen, dass dieselben Prozesse auch in anderen Galaxien ablaufen, in denen neue Sterne geboren werden.

Doch bis jetzt wurden noch keine stellaren Scheiben in anderen Galaxien beobachtet. Das Verdienst von ALMA ist die erste Beobachtung einer extragalaktischen stellaren Scheibe.

Wie ein Star geboren wird

Während der Entstehungsphase sind Sterne von Staub und Gas (ihren Bestandteilen) umgeben, die sich aufgrund der Rotation zu einer Scheibe abflachen. Das Ergebnis ist ein rotierender Neostern zusammen mit seiner rotierenden protostellaren Scheibe.

Die galaktischen Molekülwolken, aus denen sich Sterne bilden, haben eine Rotationsbewegung. Wenn die Wolke fragmentiert und jedes Fragment in sich zusammenfällt, um einen Stern zu bilden, behalten auch diese Fragmente ihre Rotation bei. Diese wird immer schneller, je mehr sich das Gas zu dem neuen Stern verdichtet.

Im Durchschnitt zwischen 10 und 15 Millionen Jahren nach der Geburt des Sterns ist die Scheibe vollständig aufgelöst, da ein Teil von ihr auf den Stern fiel, ein großer Teil durch die Aufheizung des Sterns in den interstellaren Raum verdampfte und ein Teil von den Winden des Sterns weggeblasen wurde.

Am Ende bleibt der Stern mit seinem Planetensystem und möglicherweise einem Asteroidengürtel zurück.

Was ALMA beobachtete

ALMA ist ein Teleskop, oder besser gesagt ein Netzwerk von 66 Teleskopen, die Antennen genannt werden, weil sie im für das menschliche Auge unsichtbaren Millimeterwellenbereich beobachten. Sein Name steht für Atacama Large Millimeter Array und es befindet sich in der chilenischen Atacama-Wüste in den Anden.

Die von jeder Antenne gesammelte Strahlung wird an eine Station gesendet, die mit Hilfe interferometrischer Techniken ein einziges Bild des beobachteten Objekts erzeugt, aber so, als ob es von einem einzigen Teleskop von der Größe des gesamten Netzes beobachtet würde.

ALMA hat die Möglichkeit, den Abstand zwischen den Antennen zu variieren, bis zu einer maximalen Entfernung von 16 km. Es ist also so, als wäre der Beobachter ein Teleskop mit einem Spiegel von 16 km Durchmesser und die Menge der gesammelten Strahlung wäre die Summe der von den 66 Antennen gesammelten Strahlung.

Das ALMA-Teleskop konnte das Vorhandensein einer Gasstruktur nachweisen, die um den Stern rotiert, und zwar mit schnelleren Geschwindigkeiten zum Zentrum hin und langsameren Geschwindigkeiten nach außen hin; mit anderen Worten: eine rotierende Sternscheibe. Außerdem wurde das Vorhandensein von Gas entdeckt, das sich allmählich auf dem Stern niederschlägt und seine Masse erhöht, was bestätigt, dass es sich um einen Neostern handelt.

Der entdeckte Stern heißt HH1177 und befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke. Neben der Kleinen Magellanschen Wolke gibt es zwei Galaxien, die unsere Galaxie umkreisen, weshalb sie auch Satellitengalaxien genannt werden. Das Vorhandensein von Sternentstehungsgebieten in diesen Wolken war bereits bekannt.

Die ALMA-Entdeckung der Scheibe um den Stern HH1177 ist nicht zufällig. Tatsächlich wurden frühere Beobachtungen mit einem Instrument namens MUSE, das auf dem VLT (Very Large Telescope) des ESO (European Southern Telescope) das Vorhandensein von zwei bipolaren Jets, die aus dem Stern strömen (ähnlich wie auf dem Titelbild dargestellt), entdeckt. Diese Strahlen sind charakteristisch für die Sternentstehung, so dass man davon ausging, dass der Stern eine protostellare Scheibe besitzt.

Dank seines hohen räumlichen Auflösungsvermögens war es ALMA, das diese Scheibe beobachtete.

Der Stern HH 1177 ist ein Kuriosum im Vergleich zu den neugeborenen Sternen in unserer Galaxie. Während letztere nämlich vollständig in ihrer Hülle aus Gas und Staub verborgen sind und im Infraroten kaum sichtbar sind, ist der Stern HH1177 bereits im optischen Bereich sichtbar.

Man nimmt an, dass dieser Unterschied auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass er sich in einer anderen Umgebung als unserer eigenen gebildet hat, und zwar gerade deshalb, weil er arm an Metallen und Staub war. Dieser Nachweis liefert nützliche Informationen, um besser zu verstehen, wie Sternentstehungsprozesse von den Eigenschaften der Umgebung abhängen, in der sie sich bilden.