Mercury Transit: Die Geschichte und Wissenschaft dieses seltenen himmlischen Ereignisses

Astronomen, die das leistungsstarke Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Chile einsetzen, haben die rotierenden Gasfontänen eines riesigen neugeborenen Sterns präzise gemessen und das komplexe Wechselspiel zwischen dem Magnetismus des Sterns und den Zentrifugalkräften aufgedeckt.

Die Astronomen sind immer noch verwirrt darüber, wie sich im interstellaren Raum massereiche Sterne bilden, sagten die Forscher der neuen Studie in einer Erklärung. Wenn eine massive, sich drehende Gaswolke unter der Schwerkraft kollabiert, wird eine Sternfusion möglich, und ein Babystern wird geboren. Da der Drehimpuls erhalten bleibt, während die Wolke schrumpft, sollte sich der resultierende Babystern gemäß den Gesetzen der Physik sehr schnell drehen.

Um eine bessere Vorstellung von der Erhaltung des Winkel- (oder Rotations-) Momentums zu bekommen, stellen Sie sich einen sich drehenden Eisläufer vor. Während sich die Eisläufer mit ausgestreckten Armen drehen, drehen sie sich langsam; Wenn sie ihre Arme nahe an ihren Körper halten, drehen sie sich schneller. Die Physik schreibt vor, dass dieses Konzept für eine schrumpfende Sterngaswolke gelten sollte: Wenn es schrumpft, sollte es sich schneller drehen. [Planetenbildende Scheibe mit Teleskoparray (Video)]

Aber Astronomen haben herausgefunden, dass Sterne in unserer Galaxie viel langsamer rotieren, als die Gesetze der Physik vorhersagen. Daher muss es einen Mechanismus geben, der den Drehimpuls von Sternen bald nach ihrer Geburt dissipieren lässt, sagten die Forscher.

In der neuen Arbeit, die am 12. Juni in der Zeitschrift Nature Astronomy online veröffentlicht wurde, beobachteten Astronomen einen riesigen neugeborenen Stern namens Orion KL Source I im Orionnebel und nutzten ALMA, um die Rotation seiner mächtigen Sternwinde zu enthüllen.

Der Orionnebel befindet sich 1400 Lichtjahre entfernt und ist die nächstgelegene Sternbildungsregion der Erde. Dank der unglaublichen Beobachtungsmöglichkeiten von ALMA konnten die Forscher die Ausflüsse von Quelle I präzise messen.

"Wir haben die Rotation des Abflusses klar abgebildet", sagte Tomoya Hirota, Assistenzprofessor am Nationalen Astronomischen Observatorium von Japan (NAOJ) und SOKENDAI (der Graduiertenuniversität für Fortgeschrittene Studien) und Hauptautor der Zeitung. "Darüber hinaus gibt uns das Ergebnis wichtige Einblicke in den Abwurfmechanismus des Abflusses."

Hirotas Team bemerkte, dass der Ausfluss von stellaren Gasen in die gleiche Richtung wie der Stern rotiert und dass er von der heißen Gasscheibe der Quelle I und nicht vom Stern selbst ausgeht. Diese Erkenntnis stimmt mit einem theoretischen "magnetozentrifugalen Scheibenwindmodell" überein, sagten die Forscher.

In diesem Modell wird Gas von der rotierenden Scheibe ausgestoßen und gezwungen, sich nach außen zu bewegen. Wie ein sich drehender Rasensprenger, der von Zentrifugalkräften angetrieben wird, windet sich das Wasser vom Sprinklerkopf nach außen, wobei ein Teil des Drehimpulses des Sterns abgesaugt wird. Aber im Fall dieses Sterns werden die Spinngase, die die Scheibe verlassen, auch entlang der Magnetfeldlinien auf und ab gelenkt, um die von ALMA aufgefundenen Spinnabflüsse zu erzeugen. Und die Forscher glauben, dass diese Ströme Rotationsenergie vom Babystern ableiten, seine Rotation verlangsamen und deshalb möglicherweise erklären, warum Sterne in unserer Galaxie langsamer rotieren als erwartet.

"Neben der hohen Empfindlichkeit und Genauigkeit ist eine hochauflösende Submillimeterwellenbeobachtung für unsere Studie, die ALMA zum ersten Mal möglich gemacht hat, unerlässlich", sagte Hirota. "Submillimeterwellen sind ein einzigartiges Diagnosewerkzeug für den dichten innersten Bereich des Abflusses, und genau an dieser Stelle haben wir die Rotation entdeckt.

"Die Auflösung von ALMA wird in Zukunft noch höher ausfallen", fügte Hirota hinzu. "Wir würden gerne andere Objekte beobachten, um mithilfe von theoretischer Forschung das Verständnis des Abschussmechanismus von Abflüssen und das Entstehungsszenario massereicher Sterne zu verbessern."