Ein internationales Team unter der Leitung von Juan Diego Soler von der Universität Wien hat mithilfe zweier der weltweit leistungsstärksten Radioteleskope bislang verborgene Strukturen innerhalb des Orionnebels aufgedeckt. Das Projekt lieferte die bislang schärfsten Karten des neutralen Wasserstoffs in dieser Region massereicher Sternentstehung. Die Ergebnisse zeigen die komplexe Wechselwirkung von Sternentstehungsgebieten mit ihrer Umgebung und deuten darauf hin, dass der Orionnebel nicht durch eine einzelne expandierende Blase, sondern durch mehrere Episoden stellaren Feedbacks geprägt wurde. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass unser bisheriges Bild von Sternentstehung noch lückenhaft ist. Die Studie wurde aktuell im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht.
Der Orionnebel ist eines der bekanntesten Objekte am Nachthimmel. Nun haben Astronom*innen entdeckt, dass einer seiner wichtigsten Bestandteile lange Zeit weitgehend verborgen geblieben war. Mit Hilfe modernster Radioteleskope hat nun ein Forschungsteam die bislang schärfsten Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs im Orionnebel erstellt. Die Beobachtungen zeigen gigantische expandierende Schalen, zuvor nicht nachgewiesene Hohlräume sowie rätselhafte langgestreckte Strukturen in der erdnächsten Region massereicher Sternentstehung.
Leistungsstarke Radioteleskope bringen Überraschungen ans Licht
Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. In seiner neutralen atomaren Form (HI) sendet er schwache Radiowellen mit einer Wellenlänge von 21 Zentimetern aus, wodurch Astronom*innen das sonst unsichtbare Gas zwischen den Sternen nachverfolgen können. Um diese Emission in bislang unerreichter Detailtiefe zu erfassen, kombinierten die Forschenden Beobachtungen von zwei der weltweit leistungsstärksten Radioteleskope: dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in den USA und dem Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) in China.
Komplexe Schalenstruktur
Frühere Studien gingen davon aus, dass die den Orion umgebende Schale etwa die tausendfache Sonnenmasse enthält. Die neuen Wasserstoffbeobachtungen deuten jedoch auf eine nahezu zehnmal geringere Masse hin. "Masse zu messen ist grundlegend", sagt Juan Diego Soler vom Institut für Astrophysik der Universität Wien, "denn sie sagt uns etwas über die Effizienz dieser neu entstandenen Sterne, die ihre Umgebung mit Wind und Strahlung formen."
Die neuen Karten zeigen zudem eine offenbar zweite expandierende Hohlstruktur innerhalb der Hauptschale sowie eine langgestreckte "Auswölbung" aus atomarem Gas, die sich etwa vier Lichtjahre aus der Blase hinaus erstreckt. Diese Strukturen deuten darauf hin, dass der Orionnebel durch mehrere Episoden stellaren Feedbacks geformt wurde und nicht durch eine einzelne expandierende Blase.
Die durch diese Beobachtungen aufgedeckte Komplexität stellt das derzeitige Verständnis der Sternentstehung infrage, erklärt Daniel Seifried, Co-Autor und Forscher an der Universität zu Köln: "Um die Sternentstehung zu verstehen, arbeiten wir an physikbasierten Simulationen, die Ergebnisse liefern sollen, die den Beobachtungen ähneln. Diese Beobachtungen stellen die theoretischen Modelle und numerischen Simulationen, mit denen wir nachvollziehen wollen, wie massereiche Sterne ihr direktes Umfeld beeinflussen, in Frage."
"Diese Studie ist ein spannender Beweis dafür, wie leistungsfähig Radioteleskope der neuesten Generation sind, um neue Puzzleteile zur Entstehung von Sternen aufzudecken", erklärt Mitautorin Claire Murray vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, USA.
"Orion ist nur der Anfang. Unsere neu entwickelten Methoden zeigen, wie zukünftige Interferometer die verborgene Struktur und Dynamik des interstellaren Mediums aufdecken werden – selbst in Regionen, die Astronom*innen bereits als gut verstanden glaubten", so Erstautor Soler von der Universität Wien.
Zusammenfassung
- Verborgene Strukturen im Orionnebel entdeckt: hochaufgelöste Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs zeigen expandierende Schalen, Hohlräume und langgestreckte Gasstrukturen.
- Kombination von VLA- und FAST-Beobachtungen liefert die bislang schärfsten 21 cm-Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs.
- Die Masse der umgebenden Schale ist fast zehnmal geringer als in früheren Studien angenommen.
- Der Nebel wurde wohl durch mehrere Episoden stellaren Feedbacks geformt, nicht durch eine einzelne expandierende Blase.
- Ergebnisse fordern aktuelle Sternentstehungsmodelle heraus und motivieren verbesserte Simulationen.
Über die Studie:
Die Studie ist das erste wissenschaftliche Ergebnis des NeAtHood-Projekts, eines internationalen Vorhabens an der Universität Wien, das vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) finanziert wird. Ziel des Projekts ist es, atomaren Wasserstoff in nahegelegenen Sternentstehungsgebieten zu kartieren und die verschiedenen Phasen des interstellaren Mediums – das diffuse Gas und den Staub, der Galaxien erfüllt und Sterne hervorbringt – miteinander zu verbinden.
Über die Universität Wien:
Die Universität Wien setzt seit über 650 Jahren Maßstäbe in Bildung, Forschung und Innovation. Heute ist sie unter den Top 100 und damit den Top 4 Prozent aller Universitäten weltweit gerankt sowie in aller Welt vernetzt. Mit über 180 Studien und mehr als 10.000 Mitarbeitenden ist sie einer der größten Wissenschaftsstandorte Europas. Hier treffen Menschen aus unterschiedlichsten Disziplinen zusammen, um Spitzenforschung zu betreiben und Lösungen für aktuelle und künftige Herausforderungen zu finden. Ihre Studierenden und Absolvent*innen gehen mit Innovationsgeist und Neugierde komplexe Herausforderungen mit reflektierten und nachhaltigen Lösungen an.
Zusätzliche Hinweise:
Das Jansky Very Large Array (VLA) befindet sich in Socorro, New Mexico, USA, und wird vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) der Vereinigten Staaten betrieben.
Das Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST; 五百米口径球面射电望远镜) befindet sich im Landkreis Pingtang, Guizhou, im Südwesten Chinas, und wird von den National Astronomical Observatories der Chinese Academy of Sciences (NAOC) betrieben.
Originalpublikation:
The Neutral Atomic Hydrogen in the solar neighborhood (NeAtHood) project I. Ghost in the shell: Neutral atomic hydrogen in the extended Orion nebula
J. D. Soler, H. Beuther, S. C. O. Glover, R. S. Klessen, J. Ott, M. Rugel, J. W. Teh, S. E. Clark, P. Goldsmith, A. Hacar, A. Socci, M. Heyer, M.-Y. Lee, C. E. Murray, D. Seifried, S. Walch, B. Godard, M.-A. Miville-Deschênes. Astronomy & Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202659272
