Der Orionnebel ist eines der bekanntesten Objekte am Nachthimmel. Nun haben Astronom*innen entdeckt, dass einer seiner wichtigsten Bestandteile lange Zeit weitgehend verborgen geblieben war. Mit Hilfe modernster Radioteleskope hat nun ein Forschungsteam die bislang schärfsten Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs im Orionnebel erstellt. Die Beobachtungen zeigen gigantische expandierende Schalen, zuvor nicht nachgewiesene Hohlräume sowie rätselhafte langgestreckte Strukturen in der erdnächsten Region massereicher Sternentstehung.

Leistungsstarke Radioteleskope bringen Überraschungen ans Licht

Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. In seiner neutralen atomaren Form (HI) sendet er schwache Radiowellen mit einer Wellenlänge von 21 Zentimetern aus, wodurch Astronom*innen das sonst unsichtbare Gas zwischen den Sternen nachverfolgen können. Um diese Emission in bislang unerreichter Detailtiefe zu erfassen, kombinierten die Forschenden Beobachtungen von zwei der weltweit leistungsstärksten Radioteleskope: dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in den USA und dem Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) in China.

Komplexe Schalenstruktur

Frühere Studien gingen davon aus, dass die den Orion umgebende Schale etwa die tausendfache Sonnenmasse enthält. Die neuen Wasserstoffbeobachtungen deuten jedoch auf eine nahezu zehnmal geringere Masse hin. „Masse zu messen ist grundlegend“, sagt Juan Diego Soler vom Institut für Astrophysik der Universität Wien, „denn sie sagt uns etwas über die Effizienz dieser neu entstandenen Sterne, die ihre Umgebung mit Wind und Strahlung formen.“

Die neuen Karten zeigen zudem eine offenbar zweite expandierende Hohlstruktur innerhalb der Hauptschale sowie eine langgestreckte „Auswölbung“ aus atomarem Gas, die sich etwa vier Lichtjahre aus der Blase hinaus erstreckt. Diese Strukturen deuten darauf hin, dass der Orionnebel durch mehrere Episoden stellaren Feedbacks geformt wurde und nicht durch eine einzelne expandierende Blase.

Die durch diese Beobachtungen aufgedeckte Komplexität stellt das derzeitige Verständnis der Sternentstehung infrage, erklärt Daniel Seifried, Co-Autor und Forscher an der Universität zu Köln: „Um die Sternentstehung zu verstehen, arbeiten wir an physikbasierten Simulationen, die Ergebnisse liefern sollen, die den Beobachtungen ähneln. Diese Beobachtungen stellen die theoretischen Modelle und numerischen Simulationen, mit denen wir nachvollziehen wollen, wie massereiche Sterne ihr direktes Umfeld beeinflussen, in Frage.“

„Diese Studie ist ein spannender Beweis dafür, wie leistungsfähig Radioteleskope der neuesten Generation sind, um neue Puzzleteile zur Entstehung von Sternen aufzudecken“, erklärt Mitautorin Claire Murray vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, USA.

„Orion ist nur der Anfang. Unsere neu entwickelten Methoden zeigen, wie zukünftige Interferometer die verborgene Struktur und Dynamik des interstellaren Mediums aufdecken werden – selbst in Regionen, die Astronom*innen bereits als gut verstanden glaubten“, so Erstautor Soler von der Universität Wien.

Zusammenfassung

  • Verborgene Strukturen im Orionnebel entdeckt: hochaufgelöste Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs zeigen expandierende Schalen, Hohlräume und langgestreckte Gasstrukturen.
  • Kombination von VLA- und FAST-Beobachtungen liefert die bislang schärfsten 21 cm-Karten des neutralen atomaren Wasserstoffs.
  • Die Masse der umgebenden Schale ist fast zehnmal geringer als in früheren Studien angenommen.
  • Der Nebel wurde wohl durch mehrere Episoden stellaren Feedbacks geformt, nicht durch eine einzelne expandierende Blase.
  • Ergebnisse fordern aktuelle Sternentstehungsmodelle heraus und motivieren verbesserte Simulationen.