Überschall-Turbulenzen beeinflussen Entstehung von Sternen

Über den ersten Schritt bei der Entstehung neuer Sterne bestimmt weniger die Schwerkraft als Turbulenzen, die in den kühlen kosmischen Gaswolken mit Überschallgeschwindigkeit wirbeln. Das zeigen aufwändige Computersimulationen eines Forschertrios aus den USA. Die Analyse der Astrophysiker liefert damit zugleich eine Ursache für bislang unerklärte Zusammenhänge zwischen Größe, Dichte und den Geschwindigkeiten im Inneren der Wolken. Die Turbulenzen beeinflussen damit auch die Massen der aus einer Wolken entstehenden Sterne, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Monthly Notices oft he Royal Astronomical Society“.

Simulation der Gaswolken

„Unsere Arbeit befasst sich mit dem Wechselspiel zwischen Turbulenzen einerseits und der Schwerkraft andererseits“, so Alexei Kritsuk, Christoph Lee und Michael Norman von der University of California in San Diego. „Wir konfrontieren die Beobachtungen mit numerischen Simulationen und theoretischen Vorhersagen.“ Um Vorhersagen über die statistische Verteilung der Massen von Sternen zu machen, die aus einer Gaswolke entstehen, sei ein grundlegendes Verständnis der Entwicklung von kühlen Gaswolken nötig.

Vor über drei Jahrzehnten stieß der US-amerikanische Astronom Richard Larson bei seinen Beobachtungen solcher Molekülwolken auf die nach ihm benannten Zusammenhänge. Doch bislang gab es keine befriedigende physikalische Erklärung für die drei Larson-Gesetze. Die Simulationen von Kritsuk und seinen Kollegen zeigen nun, dass sich diese Zusammenhänge aus Überschall-Turbulenzen ergeben, die in den Gaswolken toben. „Die drei Gesetze von Larson sind also nicht unabhängig voneinander, sondern sie basieren alle auf ein und demselben unterliegenden Phänomen“, so die Forscher.

Die Turbulenzen im Inneren einer Gaswolke führen zur Bildung von selbstähnlichen Strukturen. Die Größe der Schallgeschwindigkeit in dem Gas entscheidet dann darüber, welche dieser Strukturen unter ihrer eigenen Schwerkraft instabil werden und zu Kernen künftiger Sterne kollabieren. Dass Turbulenzen eine wichtige Rolle spielen bedeute daher nicht, dass die Gravitation unbedeutend sei, betonen Kritsuk und seine Kollegen. Erst die Schwerkraft löse den nächsten Schritt der Sternentstehung aus, wobei aber die charakteristische Masse der protostellaren Kerne von den Turbulenzen abhänge.