James Webb blickt in die Kinderstube der Sterne – Neue Erkenntnisse aus Messier 51

Fast 9000 Sternhaufen liefern neue Einblicke in die Entstehung von Sternen, Galaxien und Planetensystemen

Das Universum erscheint auf den ersten Blick ruhig und unveränderlich. Betrachtet man den Nachthimmel, scheinen Sterne fest an ihren Positionen zu stehen und Galaxien wie statische Inseln aus Licht im kosmischen Ozean zu schweben. Tatsächlich herrscht jedoch ein permanenter Wandel. Sterne entstehen, entwickeln sich über Millionen oder Milliarden Jahre und verschwinden schließlich wieder. Galaxien verändern ihre Struktur, kollidieren miteinander und bilden fortlaufend neue Generationen von Sternen.

Eine der wichtigsten Fragen der modernen Astrophysik lautet daher: Wie genau entstehen Sterne? Obwohl Astronomen dieses Thema seit Jahrzehnten erforschen, sind zahlreiche Details noch nicht vollständig verstanden.

Neue Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops könnten nun helfen, einige dieser offenen Fragen zu beantworten. Ein internationales Forschungsteam analysierte fast 9000 Sternhaufen in vier nahegelegenen Galaxien. Zu den untersuchten Objekten gehört auch die berühmte Spiralgalaxie Messier 51 (M51), die wegen ihrer charakteristischen Form häufig als Whirlpool-Galaxie bezeichnet wird.

Die Whirlpool-Galaxie – ein kosmisches Labor

Messier 51 befindet sich ungefähr 31 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jagdhunde. Sie zählt zu den bekanntesten Galaxien am Himmel und wurde bereits im Jahr 1773 entdeckt.

Für Astronomen ist sie besonders wertvoll, weil ihre Spiralstruktur außergewöhnlich klar sichtbar ist. Ihre Spiralarme wirken wie riesige Förderbänder für die Sternentstehung. In diesen Bereichen sammeln sich große Mengen aus:

• Wasserstoffgas
• Staubpartikeln
• dichten Molekülwolken
• jungen Sternpopulationen

Diese Regionen können als gigantische Sternfabriken betrachtet werden.

Wie Sterne geboren werden

Die Geburt eines Sterns beginnt in dichten Wolken aus Gas und Staub. Durch Gravitation beginnen einzelne Bereiche innerhalb solcher Wolken langsam zu kollabieren.

Dabei steigt der Druck im Zentrum an, gleichzeitig nimmt die Temperatur immer weiter zu.

Erreicht das Zentrum schließlich mehrere Millionen Grad, startet die Kernfusion: Wasserstoff wird in Helium umgewandelt und enorme Energiemengen werden freigesetzt.

Ein neuer Stern ist geboren.

Doch dieser Prozess findet tief verborgen im Inneren dichter Staubregionen statt. Genau hier stößt sichtbares Licht an seine Grenzen.

Warum James Webb anders arbeitet

Normale optische Teleskope können viele dieser Regionen nur eingeschränkt beobachten, da Staub sichtbares Licht blockiert.

Das James-Webb-Weltraumteleskop arbeitet dagegen überwiegend im Infrarotbereich. Infrarotstrahlung besitzt längere Wellenlängen und kann Staub wesentlich besser durchdringen.

Dadurch erhalten Wissenschaftler erstmals direkte Einblicke in Bereiche, die zuvor weitgehend verborgen waren.

James-Webb-Weltraumteleskop (JWST)

• Start: Dezember 2021
• Spiegelgröße: 6,5 Meter
• Position: Lagrange-Punkt L2
• Entfernung von der Erde: rund 1,5 Millionen Kilometer
• Arbeitsbereich: nahes und mittleres Infrarot

Die überraschende Entdeckung

Die Untersuchung der nahezu 9000 Sternhaufen zeigte einen interessanten Zusammenhang:

Massereiche Sternhaufen scheinen ihre Umgebung schneller zu verändern als kleinere Sternpopulationen.

Junge Sterne geben große Mengen Energie ab:

• intensive UV-Strahlung
• Sternwinde
• Schockwellen
• spätere Supernova-Explosionen

Diese Prozesse drücken Gas und Staub aus der Umgebung heraus und verändern die Bedingungen für weitere Sternentstehung erheblich.

Warum diese Ergebnisse wichtig sind

Die Entstehung von Sternen beeinflusst direkt die Entwicklung ganzer Galaxien. Außerdem entstehen Planeten aus Scheiben aus Staub und Gas um junge Sterne.

Verändert sich die Umgebung schneller als bisher angenommen, könnte dies langfristig Auswirkungen auf die Bildung zukünftiger Planetensysteme und möglicherweise sogar auf lebensfreundliche Welten haben.