Sterne werden länger geboren

Sterne werden länger geboren

Dmitry Vibe,
Astrochemiker, Dr. Phys.-Mat. Wissenschaften, Kopf. Abteilung für Physik und Evolution der Sterne, Institut für Astronomie, RAS
"Trinity Option" №15 (234), 1. August 2017

Dmitry Vibe

In den frühen Phasen des Wissens über interstellare molekulare Materie wurden Molekülwolken als langlebige Objekte mit einer charakteristischen Lebensdauer in der Größenordnung von mehreren zehn Millionen Jahren betrachtet. Da die Massen der Wolken die Masse der Jeans (die kritische Masse für den Beginn der Gravitationsinstabilität) wesentlich überschreiten, müssten sie sozusagen unter ihrem Eigengewicht schnell zusammenbrechen. Die Annahme der langfristigen Existenz von Molekülwolken erforderte daher die Annahme eines zusätzlichen Faktors, der den Kollaps verhindert.

Im Rahmen des sogenannten Standardsternbildungsmodells wird verhindert, dass Molekülwolken durch ein Magnetfeld kollabieren, und daher tritt in ihnen langsam Sternentstehung auf, da die Unterstützung für das Magnetfeld verloren geht. Mit der Zeit häuften sich jedoch die Hinweise darauf, dass Molekülwolken viel weniger leben – nur ein paar Millionen Jahre.Ein solches Zeugnis ist das sogenannte Problem der Sterne post T Tau ("nach T Tauri").

Nach modernen Konzepten ist der Stern vom T Tau-Typ ein sehr junger Stern des Solartyps, weder innerhalb noch um den herum sich die Prozesse jemals niedergelassen haben, und daher weist er eine merkliche unregelmäßige Variabilität auf. Das Alter der T Tau-Sterne beträgt mehrere Millionen Jahre oder weniger.

Wenn die Molekülwolke mehrere zehn Millionen Jahre lebt und sich die Sternentstehung während dieser Zeit fortsetzt, dann sollten wir sie als kürzlich geborene T Tau Sterne sehen, die sich in der Pause immer noch wie Fünftklässler verhalten, sowie mit dem Alter leisere T Tau Sterne über ein Dutzend Millionen Jahre, die wie Teenager sind.

Aber gerade mit der Präsenz, genauer gesagt, der Abwesenheit solcher "Teenager" – den Post-Tau-Sternen in den sternbildenden Molekülwolken – ist dieses Problem verbunden. Da das Alter des "zusammengesetzten" Objekts (insbesondere das Feld der Sternentstehung) logisch das Alter seines ältesten Elements annimmt, und wir in den Bereichen der aktiven Sternentstehung (wir denken) keine Sterne sehen, die älter als mehrere Millionen Jahre sind, müssen wir schließendass keine Millionen von Jahren an Molekülwolken beteiligt sind.

Diese Schlussfolgerung war einer der Gründe für den merklichen Rückgang des Standardmodells und den Aufstieg des neuen Modells – Schwerkraft turbulent, nach der die Molekülwolke ein vorübergehendes Gerinnsel in einem turbulenten interstellaren Medium ist, das einen ganzen Lebenszyklus – von der Bildung eines Gerinnsels und der Geburt von Sternen darin bis zur Dissipation – für mehrere Millionen Jahre durchläuft.

Die Grundlage unserer Vorstellungen über die Entstehung sonnenähnlicher Sterne liegt zu einem großen Teil in der Untersuchung des Molekülwolkenkomplexes in Taurus-Auriga (kurz, der "Chariotee" wird im Namen oft weggelassen): . Und kürzlich ist eine Arbeit erschienen, die der Erforschung der Population junger Sterne in diesem Komplex gewidmet ist [1].

oben) und Hyaden (unten). Foto von Alan Dyer von amatinsky.net ("TrV" Nr. 15 (234), 08/01/2017) "border = 0> Dunkle Fasern – Staubkomponente des Molekülwolkenkomplexes in Taurus – Ariaoben) und Hyaden (unten). Foto von Alan Dyer von amazingsky.net

Es ist witzig, dass in solchen Studien die Nähe des Komplexes kein so offensichtlicher Vorteil ist: Er nimmt eine Fläche von etwa 15 ° bis 15 ° im Himmel ein,Um ein vollständiges Bild zu erstellen, sind sehr umfangreiche Beobachtungen erforderlich. Gleichzeitig sind T-Tau-Sterne leicht zu unterscheiden: Zusätzlich zu der bereits erwähnten Variabilität haben sie eine Infrarot-Überschussstrahlung (es leuchtet Staub um einen jungen Stern und erhitzt durch optische Strahlung), ultravioletten Überschuss (es glüht Substanz auf einen Stern) und andere charakteristische Merkmale.

Mit den Sternen post T Tau ist komplizierter. Sie behalten eine hohe Aktivität in den Chromosphären und Koronen bei, daher, um sie zu identifizieren, verwenden sie Manifestationen einer solchen Aktivität – das Vorhandensein von Emissionslinien im Spektrum oder eine hohe Röntgenleuchtkraft. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass sie mit aktiven Sternen anderer Typen verwechselt werden, die nicht mit der Sternentstehungsregion verwandt sind, oder umgekehrt die "notwendigen" Sterne nach T Tau aus den Augen verlieren, deren Beobachtungen auf das Intervall ihrer relativen Ruhe gefallen sind.

Die Schwierigkeit der Identifizierung führt dazu, dass nur etwa 150 Sterne älter als die klassischen T Tau Sterne im Stier identifiziert wurden. Die Autoren des Artikels nennen sie scheibenlos, da einer der Indikatoren des Alters das Vorhandensein oder Fehlen einer zirkumstellaren Scheibe ist.Die meisten scheibenlosen Sterne im Raum sind in der gleichen Weise verteilt wie Sterne mit Scheiben, das heißt überwiegend an Orten, an denen das molekulare Gas konzentriert ist.

Diese Sterne wurden vor kurzem geboren und gehören wahrscheinlich zur selben Generation wie die formal jüngeren Sterne mit Scheiben (klassische Sterne wie T Tau). Es gibt jedoch eine Anzahl von sternlosen Sternen, die ein größeres Gebiet am Himmel einnehmen als Sterne mit Scheiben. Sind das die Überreste der älteren Bevölkerung des Taurus-Komplexes, oder haben sie nichts damit zu tun, zufällig auf den gleichen Teil des Himmels zu projizieren?

Die Antwort auf die Frage nach der Anwesenheit einer älteren Bevölkerung in Stier ist aus mehreren Gründen wichtig. Zunächst müssen wir möglicherweise die Schätzung des Alters des Komplexes in Richtung seiner Zunahme revidieren. Und – Tadam! – Problem der Sterne nach T Tau Nr. Zweitens, wenn wir die Sterne im Komplex untersuchen, nehmen wir an, dass sie zur selben Generation gehören, und die Generation dort ist eigentlich keine, wir werden unzuverlässige statistische Schlussfolgerungen erhalten, zum Beispiel über den Bruchteil von Sternen mit Scheiben.

Dies ist wichtig für uns, da diese Größe nun als Maß für die Lebensdauer einer protoplanetaren Scheibe verwendet wird und wiederum eines der Schlüsselkriterien für den Aufbau einer Theorie zur Bildung von Planetensystemen ist. Naja usw. usw.Daraus leiten wir Rückschlüsse auf die Anfangsfunktion von Massen, Multiplizität usw.

Protoplanetare Scheibe als Künstlerin (Gemini Observatory / AURA Artwork von Lynette Cook)

Adam Kraus und seine Kollegen haben folgendes getan. Sie sammelten Informationen über alle Sterne der Spektralklasse F0 und später, die am Himmel in die Region des Komplexes von Taurus-Auriga-Molekülwolken fallen und jemals als Mitglieder dieses Komplexes vorgeschlagen wurden. Insgesamt betrachteten sie 396 Sterne.

Adam Kraus, PhD (Caltech), Postdoc am Institut für Astronomie in Honolulu (Hawaii, USA), Hubble Fellow. Foto von www.ifa.hawaii.edu ("TrV" Nr. 15 (234), 08/01/2017)

Für sie analysierten die Autoren alle bekannten Parameter (Atmosphäreneigenschaften, Lithiumgehalt, Radialgeschwindigkeiten, Eigenbewegungen), die anzeigen würden: a) ihre Jugend, b) ihre Zugehörigkeit zum Taurus – Aurium – Komplex. Die Liste zeigte 160 bestätigte oder wahrscheinliche "Außenseiter", das heißt, die Sterne des Hintergrunds, und für 18 Sterne gab es nicht genug Informationen, um sie zu identifizieren.

Die restlichen 218 Sterne sind wahrscheinlich Teil der betreffenden Sternbildungsregion, von denen 87 nicht in den "kanonischen" Listen der Mitglieder des Komplexes enthalten sind.Und ein bedeutender Teil der "Newcomer" ist im Weltraum nicht wie Sterne mit Scheiben verteilt. Genauer gesagt erreicht der Anteil der Sterne mit Scheiben in den Gebieten der höchsten Sterndichte 60%, während er in den Bereichen zwischen dichten Sternkonzentrationen auf 25% abnimmt. Wo im Stern-Auriga-Komplex die Sternendichte minimal ist, gibt es keine Sterne mit Scheiben.

blaue Kreise) und plattenlose Sterne (grüne Tassen) im Taurus-Aurigae-Komplex. Die Staubverteilung (entsprechend der molekularen Gasverteilung) wurde als Hintergrund verwendet [1] ("TrV" Nr. 15 (234), 08.08.2017) ') "> blaue Kreise) und plattenlose Sterne (grüne Tassen) im Taurus-Aurigae-Komplex. Die Verteilung von Staub (entsprechend der Verteilung von molekularem Gas) [1] ("TrV" Nr. 15 (234), 08/01/2017) wird als Hintergrund verwendet. Grenze = 0> Die Verteilung von Sternen mit Scheiben (blaue Kreise) und plattenlose Sterne (grüne Tassen) im Taurus-Aurigae-Komplex. Die Staubverteilung (entsprechend der molekularen Gasverteilung) wird als Hintergrund verwendet [1]

Auf der Grundlage der erhaltenen Ergebnisse kamen die Autoren zu folgendem Schluss: In der Region von Taurus – Aurigae sehen wir wirklich zwei Populationen von Sternen.Einer von ihnen besteht hauptsächlich aus Sternen mit Scheiben und einem Teil von scheibenlosen Sternen. Diese Sterne wurden relativ kürzlich gebildet (vor einigen Millionen Jahren oder weniger) und sind immer noch in mehrere Gruppen gruppiert, die mit Bereichen hoher Konzentration von molekularem Gas zusammenfallen.

Die zweite Population besteht aus weniger jungen scheibenlosen Sternen. Sie sind im Taurus – Auriga – Gebiet gleichmäßiger verteilt und weisen keine Korrelation mit der modernen Verteilung des molekularen Gases auf. Entweder schafften sie es, von den molekularen Klumpen der Eltern wegzufliegen, oder diese Gerinnsel hatten Zeit sich zu verteilen.

Es sollte angemerkt werden, dass diese Aufteilung in zwei Populationen etwas willkürlich ist: Die Autoren haben diese Altersstufen nicht definiert, wobei sie sich auf die räumliche Verteilung konzentrierten. Indirekte Daten weisen darauf hin, dass die meisten Sterne der "alten" Bevölkerung ein Alter von etwa 10 Millionen Jahren haben, was fünfmal mehr ist als das Alter der "kanonischen" Bevölkerung. Das Alter von mindestens einigen Sternen übersteigt 15 Millionen Jahre.

Der orangefarbene Stern auf der rechten Seite des Bildes, umgeben vom NGC 1555-Nebel, ist der variable T-Tauri-Stern, der einer ganzen Klasse junger Sterne den Namen gab.Seltsamerweise ist T Tauri selbst ein eher atypischer Vertreter dieser Klasse. Foto: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / Universität von Arizona von www.caelumobservatory.com

Im Allgemeinen bedeutet die Anwesenheit einer zweiten Population, dass die Sternentstehung in der Region, räumlich und kinematisch (in Bezug auf die Geschwindigkeit) mit dem Taurus-Auriga-Komplex zusammenfällt, für 10-20 Ma andauert. Die meisten scheibenlosen Sterne, die in dem Artikel von Kraus et al. Untersucht wurden, befinden sich auf der nahen Seite der Molekülwolke. Dies kann ein Effekt der Selektion sein: entferntere Sterne der Bevölkerung ohne Platten könnten einfach nicht in die existierende Probe gelangen und warten immer noch darauf, entdeckt zu werden.

Es ist möglich, dass die erste Stufe der Sternentstehung in diesem Gebiet einen wesentlich größeren Platzbedarf hat als die aktuelle Stufe, und vor 15 Millionen Jahren konnte der Sternentstehungskomplex Taurus – Charterer mit dem Sternentstehungskomplex in Orion konkurrieren. Die Autoren schließen das nicht aus, sie können in der Realität die Grenzen der Suche nach ihren potentiellen Mitgliedern erheblich überschreiten.

Lohnt es sich, weitreichende Schlussfolgerungen aus dieser Entdeckung zu ziehen? Vielleicht nicht. Die Nähe zu uns des Taurus Komplexes bedeutet nicht, dass es ein Standard ist.Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass dies nicht der Fall ist, zum Beispiel die atypische Massenverteilung von aufstrebenden Sternen und eher große (im Vergleich zu anderen Sternentstehungsgebieten) Entfernungen zwischen ihnen. Es kann also sein, dass das, was im Stier passiert, im Stier bleibt. Am Ende ist, wie der bekannte Astrophysiker Donald Osterbrock (Donald Osterbrock), jedes gut studierte Objekt eigentümlich (das heißt, ungewöhnlich, speziell).


1. Kraus A.L., Herczeg G.J., Rizzuto A.C., Mann A.W., Slesnick C.L., Carpenter J.M., Hillenbrand L.A., Mamajek E.E. Das Greater Taurus-Auriga-Ökosystem I: Es gibt eine verteilte ältere Bevölkerung. Astrophysikalische Zeitschrift, 838, 150 (2017).


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