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Christoph Federrath's Diplomarbeit  [ 4MB pdf ]

Eine der wichtigsten Aufgaben der Astrophysik ist die Erklärung der Phänomene, die bei der Entstehung von Sternen eine Rolle spielen. Sterne bilden sich im interstellaren Medium in Wolken aus molekularem Wasserstoff (siehe Abbildung). Diese Wolken haben eine komplexe Struktur, bestehend aus komprimierten Regionen und nahezu leeren Zwischenräumen. Es wurde lange Zeit angenommen, dass Gravitation die Formgebung dieser Molekülwolken bestimmt. Neuere Erkenntnisse, sowohl aus Beobachtungen, als auch aus theoretischen Überlegungen, deuten jedoch darauf hin, dass Überschallturbulenz bei der Strukturierung des Inneren von Molekülwolken der entscheidende physikalische Mechanismus ist. Geschwindigkeitsverteilungen in Molekülwolken werden über die Verbreiterung von Spektrallinien gemessen und zeichnen ein Bild ungeordneter Bewegungen mit Überschallgeschwindigkeiten. Diese Beobachtungen werden mit Überschallturbulenz assoziiert.

Der Orion Nebel (M42, Bild rechts) ist das uns am nächsten gelegene Sternentstehungsgebiet. Kürzlich (vor weniger als 10 Millionen Jahren) entstandene junge O- und B-Sterne regen durch ihre intensive UV-Strahlung das Gas und den Staub im Nebel zum Leuchten an. Sterne solch großer Masse (circa 10 Sonnenmassen) wurden in nahegelegenen Regionen aus Gas des Orion-Molekülwolkenkomplexes erzeugt. Die Lebensdauer solcher Sterne ist um 2-3 Größenordnungen kürzer als die Lebenszeit der Sonne und des gesamten Universums. Am Ende ihrer Existenz werden sie zu Supernovae, die möglicherweise als wichtige Quelle interstellarer Überschallturbulenz angesehen werden können. Dabei reichern sie den interstellaren Raum mit schweren Elemente an, die sie in ihrem Inneren fusioniert haben. Aus diesem Gas können wiederum neue Sterne gebildet werden. Die Materie, aus der Sterne und Planeten bestehen, kann folglich mehrere Sternentstehungszyklen durchlaufen haben. Dabei wird der relative Anteil schwerer Elemente mit zunehmender Anzahl der Zyklen erhöht und der Aufbau komplexer chemischer Verbindungen ermöglicht. Diese Tatsache bildet letztlich auch die Grundlage für die Entstehung von Leben. (Aufnahme HST, 2004-2006)