Ein internationales Team von Astronomen hat einen lang gehegten Glauben an die Entstehung von Sternen entlarvt.
Seit den 1950er Jahren glaubten Astronomen, dass Gruppen neugeborener Sterne den gleichen Regeln der Sternentstehung gehorchten, was bedeutete, dass das Verhältnis von massiven Sternen zu leichteren Sternen von Galaxie zu Galaxie ziemlich gleich war. Für jeden Stern, der 20-mal so massereich wie die Sonne oder größer ist, gibt es beispielsweise 500 Sterne, die der Masse der Sonne entsprechen oder darunter liegen.
„Das war eine wirklich nützliche Idee. Leider scheint das nicht zu stimmen “, sagte Teamforschungsleiter Dr. Gerhardt Meurer von der Johns Hopkins University in Baltimore.
Diese Massenverteilung neugeborener Sterne wird als „anfängliche Massenfunktion“ oder IWF bezeichnet. Das meiste Licht, das wir von Galaxien sehen, kommt von den Sternen mit der höchsten Masse, während die Gesamtmasse in Sternen von den Sternen mit niedrigerer Masse dominiert wird, die nicht gesehen werden können. Der IWF hat also Auswirkungen auf die genaue Bestimmung der Masse von Galaxien. Durch die Messung der Lichtmenge einer Sternpopulation und einige Korrekturen für das Alter der Sterne können Astronomen den IWF verwenden, um die Gesamtmasse dieser Sternpopulation zu schätzen.
Die Ergebnisse für verschiedene Galaxien können nur verglichen werden, wenn der IWF überall gleich ist. Das Team von Dr. Meurer hat jedoch gezeigt, dass dieses Verhältnis von neugeborenen Sternen mit hoher Masse zu neugeborenen Sternen mit geringer Masse zwischen den Galaxien unterschiedlich ist. Beispielsweise bilden kleine „Zwerg“ -Galaxien viel mehr massearme Sterne als erwartet.
Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, verwendete Dr. Meurers Team Galaxien in der HIPASS-Vermessung (HI Parkes All Sky Survey), die mit dem Parkes-Radioteleskop in der Nähe von Sydney, Australien, durchgeführt wurde. Eine Funkuntersuchung wurde durchgeführt, da Galaxien erhebliche Mengen an neutralem Wasserstoffgas, dem Rohstoff für die Bildung von Sternen, enthalten und der neutrale Wasserstoff Radiowellen aussendet.
Das Team maß in 103 der Vermessungsgalaxien mit dem GALEX-Satelliten der NASA und dem optischen 1,5-m-CTIO-Teleskop in Chile zwei Tracer der Sternentstehung, Ultraviolett- und H-Alpha-Emissionen.
Die Auswahl von Galaxien anhand ihres neutralen Wasserstoffs ergab eine Stichprobe von Galaxien mit vielen verschiedenen Formen und Größen, die durch ihre Sternentstehungsgeschichte unparteiisch waren.
Die H-Alpha-Emission zeichnet das Vorhandensein sehr massereicher Sterne nach, die als O-Sterne bezeichnet werden. Dies ist die Geburt eines Sterns mit einer Masse, die mehr als das 20-fache der der Sonne beträgt.
Die UV-Emission verfolgt sowohl O-Sterne als auch die weniger massiven B-Sterne - insgesamt Sterne, die mehr als dreimal so groß sind wie die Sonnenmasse.
Meurers Team stellte fest, dass das Verhältnis von H-Alpha zu UV-Emission von Galaxie zu Galaxie unterschiedlich war, was impliziert, dass der IWF dies zumindest an seinem oberen Ende tat.
"Dies ist eine komplizierte Arbeit, und wir mussten notwendigerweise viele Faktoren berücksichtigen, die das Verhältnis von H-Alpha zu UV-Emission beeinflussen, beispielsweise die Tatsache, dass B-Sterne viel länger leben als O-Sterne", sagte Dr. Meurer.
Das Team von Dr. Meurer schlägt vor, dass der IWF offenbar empfindlich auf die physikalischen Bedingungen der Sternentstehungsregion reagiert, insbesondere auf den Gasdruck. Beispielsweise bilden sich am wahrscheinlichsten massive Sterne in Hochdruckumgebungen wie fest gebundenen Sternhaufen.
Die Ergebnisse des Teams ermöglichen ein besseres Verständnis anderer kürzlich beobachteter Phänomene, die Astronomen verwirrten, wie z. B. die Variation des Verhältnisses von H-Alpha zu ultraviolettem Licht als Funktion des Radius in einigen Galaxien. Dies ist jetzt sinnvoll, da sich die Sternmischung ändert, wenn der Druck mit dem Radius abfällt, genau wie der Druck mit der Höhe auf der Erde variiert.
Die Arbeit bestätigt vorläufige Vorschläge, die zuerst von Veronique Buat und Mitarbeitern in Frankreich im Jahr 1987 gemacht wurden, und dann eine umfangreichere Studie von Eric Hoversteen und Karl Glazebrook aus den Universitäten Johns Hopkins und Swinburne, die das gleiche Ergebnis vorschlug.
Quelle: CSIRO
