Wie viel wissen wir darüber, wie Sterne entstehen? Und was waren die allerersten Koryphäen, die kurz nach der Geburt des Universums entstanden? Die Forscher hoffen, dass das neue James Web Space Telescope Antworten auf viele Fragen liefern wird, aber die Welt wird die ersten Bilder erst im Juli sehen. Und doch wissen wir einige Dinge mit Sicherheit, wie zum Beispiel, wie das Leben von Supernovae endet. Ihre Explosionen beschleunigen den kosmischen Kreislauf von Entstehung und Zerfall von Materie. Und sie dienen als Fabrik für chemische Elemente, aus denen die Welt um uns herum besteht. Um die komplexe Sternentwicklung zu verstehen, erstellen Wissenschaftler Computermodelle, die viele verschiedene Faktoren gleichzeitig berücksichtigen. Kürzlich kamen Astronomen am Carnegie Observatory in Kalifornien zu einem interessanten Ergebnis – die Entstehung einiger Sterne kann länger dauern als bisher angenommen. Aber warum und welche Schlussfolgerung folgt daraus? Versuchen wir es herauszufinden.
Beobachten Sie die bisher beste Simulation von Sternen, die in einer kosmischen Wolke geboren werden
Sternenstaubwolken
Es wird angenommen, dass Sterne Gas, Staub und Schwerkraft benötigen, um sich zu bilden. Mit bloßem Auge sehen wir nur das Leuchten der Milchstraße – das kombinierte Licht von Milliarden Sternen auf der Scheibe unserer Galaxis. Dank optischer und Radiobeobachtungen wissen wir, dass es im Universum viel Gas gibt und Sternenstaub allgegenwärtig ist. Dieser Staub besteht aus mikroskopisch kleinen mineralischen Elementen wie Silizium, Magnesium, Eisen und anderen Metallen sowie Kohlenstoff in seinen verschiedenen Formen.
Obwohl interstellarer Staub in einer dünnen Schicht verteilt werden kann, bildet er sich dichte Wolken, die Wärme von nahen Sternen halten. Dank Radiobeobachtung wissen wir, dass diese Wolken mit Molekülen gefüllt sind, auch mit uns unbekannten, da sie auf der Erde einfach nicht existieren. Aber es gibt viel Platz im All.
Krebsnebel
Wenn ein Stern das Ende seiner Bahn erreicht und explodiert, kollidieren Gas- und Staubwolken und verwandeln sie in turbulente Haufen
stark>in denen neue Sterne entstehen. Die wahren Exponate sind also gasförmige, staubige und diffuse Nebel. Sie treten dort auf, wo interstellare Wolken in unmittelbarer Nähe zu heißen Sternen mit Temperaturen über 26.000 Kelvin oder so sind.
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Die von den Sternen abgegebene ultraviolette Strahlung kann Moleküle zerstören, wodurch das interstellare Gas zum Leuchten gebracht wird. Tief im Supernova-Überrest des Krebsnebels (M1) liegt sein schlagendes Herz: ein Pulsar, der von seinem massereichen Vorläuferstern übrig geblieben ist, der schließlich die Kernfusion stoppt und stirbt.
Diese Cluster verdampfen langsam und ihre Bestandteile lösen sich mit der Zeit auf. Forscher glauben, dass unsere Sonne möglicherweise in einem dieser Haufen geboren wurde. Darüber hinaus findet der größte Teil dieser Aktion in großen dunklen Wolken statt und ist unsichtbar, bis die übergeordneten Staubwolken durch Sternstrahlung und Winde zerstreut werden.
Molekülwolken werden auch als Wiege der Sterne bezeichnet (falls darin Sterne geboren werden)
Fun Fact
Wenn sich ein neuer Protostern unter der Schwerkraft zusammenzieht, erwärmt sich sein Kern. Schließlich wird die Temperatur hoch genug, um Kernreaktionen auszulösen, bei denen vier Wasserstoffatome unter geringem Massenverlust (m) in das nächstschwerere Atom Helium umgewandelt werden. Daher wird Energie (E) gemäß Einsteins berühmter Beziehung E = mc2 (c ist die Lichtgeschwindigkeit) erzeugt.
Überraschenderweise entstehen viele Sterne oft ungefähr zur gleichen Zeit, und ihre gegenseitige Schwerkraft bindet sie zu einem offenen Haufen mit einem breiten Massenspektrum zusammen, wie z. B. die Plejaden (M45) oder der Bienenstock (M44). Mit der Zeit werden sich diese mehr als 600 Millionen Jahre alten Haufen langsam voneinander entfernen.
Sterne und Computermodelle
Obwohl der zugrunde liegende Prozess der Sternentstehung gut verstanden ist, gibt es noch viele Fragen. Bei dem Versuch, mehr Informationen zu erhalten, wenden sich Wissenschaftler hilfesuchend an gigantische Molekülwolken-Computermodelle (GMCS). Und die Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir unser Verständnis der Sternentstehung möglicherweise überdenken müssen.
Wolken – auch Sternenstuben genannt – enthalten hauptsächlich Wasserstoffmoleküle. Ihre Masse beträgt mindestens das 10.000-fache unserer Sonne und ihr Durchmesser reicht von 15 bis 650 Lichtjahren.
In solchen Wolken beginnen sich Wasserstoffmoleküle zu verklumpen. Und wenn die Haufen eine bestimmte Dichte erreichen, beginnt der Prozess der Sternentstehung. Die Autoren einer in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie haben eine der fortschrittlichsten Simulationen riesiger Molekülwolken durchgeführt.
Nichts im Universum hält ewig, nicht einmal die Sterne
Ihr Computermodell zeichnet 9 Millionen Jahre Evolution in der Sternstube nach, eine riesige Molekülwolke, in der Sterne geboren werden.
Die entwickelte Simulation berücksichtigt die grundlegenden physikalischen Rückkopplungsmechanismen wie Sternwinde, Magnetfelder und Gravitation. Bezugspunkt ist eine Wolke, deren Anfangsmasse das 20.000-fache der Masse unserer Sonne beträgt und deren Durchmesser 65 Lichtjahre beträgt. Im Laufe der Simulation entstehen hellere und massereichere Sterne mit mehr als der 10-fachen Masse unserer Sonne.
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Leben und Tod in den Weiten des Universums
Die Simulation dauerte etwa 9 Millionen Jahre und endete kurz nachdem einer der ersten von der Wolke gebildeten Sterne in einer Supernova explodierte.
Stern Bildung ist eine komplexe Angelegenheit. Es umfasst viele verschiedene Prozesse, die zusammenarbeiten. Unsere Herausforderung besteht darin, all die verschiedenen Zutaten zusammenzubringen und ein Ergebnis zu erzielen, das wirklich wie die Realität aussieht, schreiben die Forscher.
Neue Sterne werden aus Supernova-Todesfällen geboren. Alles im Universum ist miteinander verbunden
In Zukunft kann das entwickelte Modell für eine detaillierte Untersuchung der Sternentwicklung verwendet werden. Zum Beispiel, um einen Stern durch die Zeit zu verfolgen, um zu sehen, woher seine Masse ursprünglich stammt. Durch die Änderung der Randbedingungen können sich Forscher ein genaueres Bild davon machen, welche physikalischen Mechanismen bei der Sternentstehung am wichtigsten sind.
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Wenn wir uns die Simulation genau ansehen, sehen wir eine riesige Wolke aus kosmischem Gas – etwa 20 Parsec oder 65 Lichtjahre im Durchmesser – die zusammenbricht und neue Sterne bildet. Weiße Flecken zeigen dichtere Gasregionen an, einschließlich junger Sterne.
Turbulenzen innerhalb der Wolke erzeugen dichte Taschen, die zusammenbrechen und neue Leuchten bilden. Diese Sterne senden dann Strahlung und Sternwinde aus und explodieren in Supernovae. Am Ende blasen diese Phänomene die letzten Reste der Wolke weg und hinterlassen einen ganzen Garten junger Sterne.
Der Prozess selbst dauert Millionen von Jahren – oder Monate an Rechenzeit, wenn es um Computermodelle geht .
Die Geburt der Sterne ist mit ihrem Tod verbunden – sie explodierten, sodass Sie diesen Artikel heute lesen können. Die meisten, die weder Poesie noch Wissenschaft sind, stimmst du zu? Wir werden hier und in den Kommentaren zu diesem Artikel auf die Antwort warten. Die Sterne sind für uns gestorben und das sind nicht nur Worte.