Die meisten der massereiche Stern-"Eremiten" wurden aus ihren Haufen geschleudert

Studien der Universität von Michigan zeigen, wie einige massereiche Sterne – Sterne die mindestens die achtfache Masse unserer Sonne haben – im Universum isoliert werden: Meistens werden sie aus ihren Sternhaufen geschleudert.

Massereiche Sterne befinden sich typischerweise in Haufen. Sterne die keinem Sternhaufen angehören werden Feldsterne genannt. Die von UM-Studenten veröffentlichten Arbeiten untersuchten die meisten dieser Stern in der Kleinen Magellanischen Wolke, einer Zwerggalaxie in der Nähe der Milchstraße.

Die Studien, die alle in der gleichen Ausgabe des Astrophysical Journal erschienen sind, zeigen, wie diese massereichen Feldsterne entstanden sind oder wie sie isoliert wurden. Zu verstehen wie massereiche Feldsterne isoliert werden - ob sie außerhalb von Haufen entstehen oder hinausgeschleudert werden - wird den Astronomen helfen, die Bedingungen zu verstehen, unter denen massereiche Sterne entstehen. Dies und die Entstehung von Sternhaufen ist entscheidend für das Verständnis wie Galaxien sich entwickeln.

„Ungefähr ein Viertel aller massereichen Sterne scheint isoliert zu sein und das wirft die Frage auf, wie wurden sie isoliert und wie sind sie dorthin gekommen“ sagte Bachelor Student Johnny Dorigo Jones. Er zeigt in seinem Artikel, dass die überwiegende Mehrheit der massereichen Feldsterne aus Haufen ausgestoßen wurden.

Die Doktorandin Irene Vargas-Salazar suchte nach massereichen Feldsternen, die sich möglicherweise relativ isoliert gebildet haben, indem sie nach Hinweisen auf winzige Cluster um sie herum suchte. Das heißt, diese relativ isolierten Sterne könnten sich in Verbindung mit diesen kleineren Sternen gebildet haben. Aber sie fand nur sehr wenige dieser leuchtschwachen Sternhaufen. „Da massereiche Sterne viel Material benötigten um sich zu bilden, sind normalerweise viele kleinere Sterne um sie herum,“ sagte Vargas-Salazar. Dieses Projekt beschäftigt sich speziell damit, wie viele dieser massereichen Feldsterne sich in dem Feld gebildet haben könnten.

Dorigo Jones untersuchte, wie massereiche Feldsterne aus Haufen ausgestoßen werden. Er betrachtete die zwei verschiedenen Mechanismen: Dynamisches Auswerfen und binäres Supernova-Auswerfen. Im ersten Fall werden die massereichen Sterne aufgrund von instabiler Bahnkonfigurationen mit einer Geschwindigkeit von bis zu einer Million Kilometern pro Stunde aus ihren Haufen gestoßen. Im zweiten Fall wird ein massereicher Stern ausgeworfen, wenn ein binäres Paar einen Stern hat, der explodiert und seinen Begleiter in den Weltraum schießt.

„Durch Geschwindigkeit und Masse der Sterne können wir die Verteilungs-Parameter mit den Modellvorhersagen vergleichen und so die Auswurf-Mechanismen den einzelnen Sternen zuordnen“, sagte Dorigo Jones.

Dorigo Jones fand heraus, dass dynamische Auswürfe – Auswürfe, die durch instabile Bahnkonfigurationen verursacht werden, etwa zwei- bis dreimal so häufig sind wie Supernova-Auswürfe. Dorigo Jones fand auch die ersten Beobachtungsdaten die zeigen, dass ein großer Teil der massereichen Feldsterne aus einer Kombination von dynamischen und Supernova-Auswürfen stammt.

„Diese wurden in der Vergangenheit untersucht, aber wir haben jetzt die ersten Beobachtungsbedingungen für die Anzahl dieser zweistufigen Auswürfe festgelegt“, sagte er. „Die Art und Weise, wie wir zu dieser Schlussfolgerung gelangt sind ist im Wesentlichen, dass die Sterne, welche durch Supernova-Auswürfe raus geschleudert wurden, etwas zu zahlreich und zu schnell sind im Vergleich mit den Modellvorhersagen.

Die Forscher fanden heraus, dass bis zur Hälfte der Sterne, von denen zuerst angenommen wurde, dass sie aus Supernova-Auswürfen stammen, zuerst dynamisch ausgeworfen und dann durch einen Supernova-Kick erneut beschleunigt wurden.

Die Ergebnisse von Vargas-Salazar stützen die Idee, dass die meisten massereichen Feldsterne aus Haufen geschleudert wurden, aber sie untersuchte auch umgekehrte Bedingungen: Sie suchte nach massereichen Feldsternen, die sich in relativer Isolation in winzigen Clustern von kleineren Sternen bildeten, in denen sich der massereiche Zielstern befindet, genannt die „Spitze des Eisbergs oder TIB-Cluster. Sie tat dies mit zwei Algorithmen, „Freunde von Freunden“ und „nächste Nachbarn“, um nach diesen Clustern um 310 massereiche Feldsterne in der Kleinen Magellanschen Wolke zu suchen.

Auch diese statistische Tests deuten darauf hin, dass die meisten massereichen Feldsterne aus Haufen geschleudert wurden. „Am Ende können wir sagen, dass 5% oder weniger der Sterne TIB-Cluster haben“, sagte Vargas-Salazar.

4. November 2020/SP
Verein Kuffner-Sternwarte