Seit Langem geht die Forschung davon aus, dass massereiche Sterne als Zwillinge, Drillinge oder noch höhere Vielfachsysteme geboren werden. Jetzt konnte dies erstmals durch systematische Beobachtungen bestätigt werden. Die Studie, an der unsere Arbeitsgruppe in der Interpretation der gewonnenen Daten beteiligt war, wurde in Nature Astronomy eröffentlicht.

Mehr Informationen unter: https://www.uni-due.de/2015-01-15-massereiche-sterne-entstehen-als-mehrlinge

Der wissenschaftliche Artikel: https://www.nature.com/articles/s41550-023-02181-9

Eine bemerkenswerte Entdeckung: Zusammen mit einem Team von internationalen Wissenschaftler:innen haben wir eine Scheibe um einen jungen Stern in der Großen Magellanschen Wolke, einer Nachbargalaxie der Erde, entdeckt. Es ist das erste Mal, dass eine solche Scheibe außerhalb unserer Galaxie gefunden wurde. Die neuen Beobachtungen zeigen einen massereichen jungen Stern, der wächst, Materie aus seiner Umgebung aufnimmt und eine rotierende Scheibe bildet. Die Entdeckung wurde mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile gemacht.

Mehr Informationen unter: https://www.eso.org/public/news/eso2318/

Der wissenschaftliche Artikel: https://www.nature.com/articles/s41 

Diese Titelseite von Nature Astronomy vom September 2022 zeigt eine unserer numerischen Arbeiten über magnetisch angetriebene Jets, die von massereichen Protosternen ausgestoßen werden. 

In diesem Artikel werden unsere strahlungs-magneto-hydrodynamischen Simulationen visuell und quantitativ mit einem beobachteten spiralförmigen Plasmastrom verglichen. Diese Strömungsstruktur wird für eine spiralförmige Magnetfeldgeometrie erwartet, wie sie während des Wolkenkollapses, der Stern- und zirkumstellaren Scheibenbildung entsteht. 

Die Beobachtungsdaten stammen aus hochauflösenden Beobachtungen von Wasser-Masern um den jungen massereichen Proto-Stern IRAS21078+5211. Um diese bahnbrechende räumliche Auflösung zu erreichen, haben wir alle verfügbaren Teleskope des Very Large Baseline Interferometer-Netzwerks (VLBI) genutzt. Das VLBI-Netzwerk besteht aus 26 Radioteleskopen, die über Europa, Asien und die USA verteilt sind.

Die roten Punkte sind die beobachteten Maserpunkte, der helle weiße Kreis bezeichnet die erwartete Position des massereichen Proto-Sterns. Die blau-weiße Hintergrundfarbe entspricht der aus numerischen Simulationen ermittelten Gasmassendichte und zeigt die zirkumstellare Scheibe, die sich aus einfallendem Material aus der Umgebung bildet. Die blauen Linien zeigen die spiralförmigen Stromlinien des Gasflusses, die aus der numerischen Simulation stammen.

Siehe Moscadelli et al. (2022)  für weitere Einzelheiten.

Die Forschungsthemen unserer Gruppe reichen von der Wechselwirkung von Staubkörnern mit Gasströmungen und Strahlung bis hin zur Entstehung von Planeten, Sternen und Schwarzen Löchern. Neben Entstehungs- und Akkretionsphänomenen sind wir auch an Ejektions- und Rückkopplungsphänomenen im Weltraum interessiert. Im Folgenden stellen wir einige dieser Themen kurz vor.

Planetenentstehung

Wie akkretiert ein felsiger planetarer Embrio seine erste gasförmige Atmosphäre aus der ursprünglichen zirkumstellaren Scheibe? Welche Masse, Temperatur und welchen Drehimpuls hat das an den felsigen Kern gebundene Gas letztendlich? Unter welchen Bedingungen entwickelt sich dieser Proto-Planet zu einem Gasriesen? 
Wir untersuchen diese Fragen und damit verbundene Probleme in der modernen Planetenbildungstheorie durch direkte numerische Simulationen des Akkretionsprozesses (siehe Skizze "Moldenhauer, Kuiper et al. (2021)"). Unter Nutzung von Hochleistungsrechenressourcen betten wir einen gravitativ wirkenden felsigen Planetenkern in eine gasförmige zirkumstellare Scheibe ein und verfolgen die hydrodynamische und thermodynamische Entwicklung des Systems in der Zeit.

Sternentstehung und stellare Rückwirkung

Wie viel Masse kann ein Stern durch klassische Gasakkretion gewinnen? Wie behindern seine intrinsischen Rückkopplungsmechanismen wie proto-stellare Jets, Strahlungsdruck, Photoionisationsrückkopplung und H II-Regionen sein weiteres Wachstum? Wie wirken sich diese Rückkopplungseffekte auf die ursprüngliche Umgebung des sich bildenden massereichen Sterns aus?

Wir untersuchen diese Fragen und damit verbundene Probleme in der modernen Sternentstehungstheorie durch direkte numerische Simulationen des Sternentstehungsprozesses einschließlich der verschiedenen Formen von Rückkopplungen. Die meisten Rückkopplungseffekte können selbstkonsistent untersucht werden, d.h. sie werden in das Entstehungsszenario einbezogen, indem ihre zugrunde liegenden physikalischen Ursachen, wie z.B. die Magneto-Hydrodynamik der Jet-Zündung, der Beschleunigung, Kollimation und Ausbreitung im Raum gelöst werden.

Neben den Rückkopplungsmechanismen sind wir an den Details der Entstehung und Entwicklung zirkumstellarer Scheiben interessiert, die die Akkretionsleistung des sich bildenden Zentralsterns bestimmen. Welchen Einfluss hat die großräumige Umgebung auf die spezifischen Scheibeneigenschaften? Wie unterscheiden sich die Entstehung und Entwicklung von Scheiben über den Bereich der verschiedenen Sternmassen?

Link zu Publikationslisten des Gruppenleiters (automatisch erstellt):

Rolf Kuiper @ NASA/ADS

Rolf Kuiper @ ORCiD

Rolf Kuiper @ Google Scholar

Im Laufe der Jahre wurden unsere Forschungsprojekte durch eine Vielzahl von Förderprogrammen unterstützt. Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung durch die folgenden Institutionen und Programme: