Karte mit dem Standort der Per-Tau-Muschel. (Alyssa Goodman/Harvard-Smithsonian CfA) Für uns mag es vielleicht nicht so erscheinen, aber der Raum zwischen den Sternen ist nicht völlig leer. Zarte und weniger zarte Gas- und Staubwolken treiben durch die Dunkelheit.
Eine etwa 700 Lichtjahre entfernte Region des Weltraums ist eine faszinierende Ausnahme. Dort haben Astronomen zwischen den Sternbildern Perseus und Stier einen großen, kugelförmigen Hohlraum mit einem Durchmesser von über 500 Lichtjahren entdeckt. Um ihn herum befinden sich die Molekülwolken Perseus und Taurus – dichte Wolken aus kaltem Gas und Staub, in denen Sterne entstehen.
Es heißt Per-Tau-Hülle und scheint das Produkt mindestens einer riesigen Supernova-Explosion vor Millionen von Jahren zu sein. Es ist wahrscheinlich, dass dieses Phänomen die beiden Molekülwolken komprimierte und die Sternentstehung auslöste.
„Hunderte von Sternen bilden sich oder existieren bereits an der Oberfläche dieser riesigen Blase.“ sagte der theoretische Astrophysiker Shmuel Bialy des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
„Wir haben zwei Theorien: Entweder explodierte eine Supernova im Kern dieser Blase und drückte Gas nach außen, wodurch sich das bildete, was wir heute die ‚Perseus-Taurus-Superhülle‘ nennen, oder eine Reihe von Supernovae, die sich über Millionen von Jahren ereigneten, erzeugten sie im Laufe der Zeit.“
Die Kartierung von Dingen im Weltraum ist eine schwierige Aufgabe. In zwei Dimensionen ist es ziemlich einfach, aber die dritte Dimension – die Tiefe – erfordert etwas mehr Arbeit. Wir verfügen über zahlreiche Möglichkeiten, dies zu tun, aber es gibt Wissenslücken und es bleiben viele Unsicherheiten bestehen.
Um die Molekülwolken Perseus und Taurus zu erforschen, nutzten die Forscher Daten von Gaia, dem Satellitenobservatorium der Europäischen Weltraumorganisation, das seit 2013 daran arbeitet, die Milchstraße in drei Dimensionen mit der größtmöglichen Detailgenauigkeit und Präzision zu kartieren. Es ist eines der mächtigsten Werkzeuge, die uns zur Verfügung stehen, um die Architektur – und damit die Geschichte – unserer Heimatgalaxie zu verstehen.
Diese Daten wurden mithilfe einer Visualisierungssoftware namens analysiert Kleber , mit dem Wissenschaftler interaktive 3D-Visualisierungen erstellen können. Daraus konnten Astronomen 3D-Karten des Gases in diesen und anderen Molekülwolken erstellen, die in a auftraten separates Papier .
Seitenansicht der Per-Tau-Muschel. (Bialy et al., ApJL, 2021)
„Wir konnten diese Wolken jahrzehntelang sehen, aber wir kannten nie ihre wahre Form, Tiefe oder Dicke.“ „Wir waren uns auch nicht sicher, wie weit die Wolken entfernt waren“, sagte die Astronomin Catherine Zucker , ebenfalls vom Harvard-Smithsonian CfA.
„Jetzt wissen wir mit einer Unsicherheit von nur 1 Prozent, wo sie liegen, und können so diese Lücke zwischen ihnen erkennen.“
Laut der Analyse von Bialys Team ist der fast kugelförmige Hohlraum wahrscheinlich das Ergebnis einer mächtigen Supernova-Explosion, die eine Schockwelle in alle Richtungen in den interstellaren Raum sendet. Wenn sich diese Stoßwelle ausdehnt, drückt sie in das interstellare Medium hinein, komprimiert es und reißt es nach oben, so dass eine Kugelhülle entsteht.
Dies verdeutliche auch, wie Molekülwolken zur Sternentstehung angeregt werden können, sagten die Wissenschaftler.
„Es gibt viele verschiedene Theorien darüber, wie sich Gas neu anordnet, um Sterne zu bilden“, sagte Zucker .
„Astronomen haben diese theoretischen Ideen in der Vergangenheit mithilfe von Simulationen getestet, aber dies ist das erste Mal, dass wir echte – nicht simulierte – 3D-Ansichten verwenden können, um Theorie mit Beobachtung zu vergleichen und zu bewerten, welche Theorien am besten funktionieren.“
Es wird angenommen, dass Sternentstehung auftritt, wenn eine dichtere Region in einer Molekülwolke aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbricht und sich dreht. Wenn sich die Stoßwelle einer Supernova in den sie umgebenden Raum ausdehnt, kann sie das Gas im interstellaren Medium mitreißen und Molekülwolken mit dichten Regionen bilden, aus denen dann Sterne entstehen.
Das Team geht davon aus, dass dies mit der Per-Tau-Shell passiert ist. Ihre Rekonstruktion legt nahe, dass vor 6 bis 22 Millionen Jahren mehrere Supernova-Ereignisse einen Hohlraum im interstellaren Medium geschaffen haben. Dadurch entstanden sowohl die Hülle als auch die Molekülwolken Perseus und Taurus. Derzeit scheint sich die Blase nicht mehr auszudehnen – sie dient nun als Denkmal für den kosmischen Kreislauf des Lebens.
„Dies zeigt, dass, wenn ein Stern stirbt, seine Supernova eine Kette von Ereignissen erzeugt, die letztendlich zur Geburt neuer Sterne führen können.“ sagte Bialy .
Ein interaktives 3D-Modell der Per-Tau-Muschel kann erkundet werden auf der Harvard-Website . Das Papier des Teams wurde in veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .