Astronomen haben mit dem James Webb Space Telescope (JWST) hochenergetische ultraviolette (UV) Strahlung entdeckt, die fünf sich entwickelnde Sterne in der Sternentstehungsregion Ophiuchus umgibt. Dieser Befund stellt bestehende Modelle zur Entstehung von Sternen in Frage, da junge Protosterne nicht in der Lage sein sollten, solch energiereiche Strahlung auszusenden.
Das Rätsel der frühen Sternstrahlung
Protosterne stellen das früheste Stadium im Lebenszyklus eines Sterns dar. Sie entstehen, wenn dichte Taschen aus Gas und Staub unter der Schwerkraft zusammenfallen und Masse aus ihrer Umgebung ansammeln, bevor sie in ihrem Kern die Kernfusion zünden. Es wird erwartet, dass diese jungen Sterne in dicken Materialwolken verborgen sind, die sie vor der Erzeugung erheblicher UV-Strahlung schützen. Die Beobachtungen des JWST zeigen, dass diese Erwartung nicht immer wahr ist.
Forscher des Max-Planck-Instituts und der Nikolaus-Kopernikus-Universität fanden heraus, dass diese Protosterne in der Ophiuchus-Wolke – die sich etwa 450 Lichtjahre entfernt befinden – trotz ihres frühen Entwicklungsstadiums UV-Emissionen aufweisen. „Das ist die erste Überraschung“, erklärt Agata Karska vom Zentrum für moderne interdisziplinäre Technologien. „Junge Sterne können keine Strahlungsquelle sein … und dennoch haben wir gezeigt, dass UV in der Nähe von Protosternen auftritt.“
Wie die Entdeckung gemacht wurde
Das Team nutzte das Mid-Infrared Instrument (MIRI) des JWST, um die Ophiuchus-Molekülwolke zu untersuchen, die zahlreiche junge, energiereiche Sterne enthält. Indem sie sich auf molekulare Wasserstoffemissionen konzentrierten – die sichtbar werden, wenn Stoßwellen von Sternausflüssen das umgebende Gas erhitzen – entdeckten sie unerwartete UV-Signaturen. Molekularer Wasserstoff ist schwer direkt zu beobachten, da er aufgrund seiner niedrigen Temperatur bei vielen Wellenlängen unsichtbar ist. Die Instrumente des JWST ermöglichten es dem Team jedoch, diese Emissionen zu verfolgen und das Vorhandensein von UV-Strahlung um die Protosterne herum zu bestätigen.
Interne vs. externe Quellen
Die Quelle der UV-Strahlung bleibt eine zentrale Frage. Erste Theorien deuten darauf hin, dass nahegelegene massereiche Sterne Strahlung aussenden, die auf die Protosterne übergreift. Nachdem die Forscher jedoch die Abstände zwischen den Sternen und die Fähigkeit des Staubs, UV-Licht zu absorbieren, berücksichtigt hatten, schlossen sie diese externe Erklärung aus. Die Konsistenz der UV-Signatur bei Protosternen mit unterschiedlichen äußeren Bedingungen legt nahe, dass die Strahlung von Prozessen innerhalb der Protosternsysteme selbst stammt.
Mögliche interne Quellen sind Erschütterungen, wenn Material auf den Protostern fällt, oder mächtige Materiestrahlen, die aus dem jungen Stern ausbrechen. Das Team plant, die Region mit JWST weiter zu untersuchen, um das Gas, den Staub und das Eis rund um diese sich entwickelnden Sterne zu analysieren, in der Hoffnung, den genauen Mechanismus zu bestimmen, der diese unerwartete Strahlung antreibt.
Diese Entdeckung unterstreicht, dass unser Verständnis der Sternentstehung möglicherweise unvollständig ist. Das Vorhandensein von UV-Strahlung in Protosternen erfordert eine Neubewertung der Funktionsweise dieser frühen Sternsysteme und ihrer Interaktion mit ihrer Umgebung.
