Baby-Sterne strahlen viel stärker als gedacht – und treiben ihre Gasströme mit UV-Energie selbst an

    Neue JWST-Daten zeigen: Baby-Sterne senden mehr UV-Strahlung aus als gedacht. Diese unsichtbare Energie heizt ihre Gasströme auf, verändert Schocks – und stellt Lehrbücher infrage.

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    Ein funkelnder Nachthimmel voller Sterne – Symbolisch für die geheimnisvolle und energiereiche Geburt junger Sterne, deren UV-Strahlung Gasströme und Jets in ihrer Umgebung antreibt.

    Wenn neue Sterne entstehen, geschieht das im Verborgenen: tief in kalten, staubigen Wolken, wo sichtbares Licht kaum durchdringt.

    Doch das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat nun einen überraschenden Blick hinter diese Schleier geworfen – und enthüllt einen Prozess, der selbst erfahrene Astrophysiker ins Grübeln bringt.

    Junge Sterne, so zeigt eine neue Studie, erzeugen offenbar deutlich mehr ultraviolette (UV) Strahlung als bislang angenommen. Und diese Strahlung spielt eine entscheidende Rolle für die Gasströme, die junge Sterne in ihre Umgebung schleudern.

    Die Studie: Fünf junge Sterne, ein unerwartetes Muster

    Die internationalen Forscher untersuchten fünf junge Sonnen in der Ophiuchus-Molekülwolke, nur rund 450 Lichtjahre entfernt. Mit dem MIRI-Instrument des JWST erfassten sie die Wärmestrahlung von molekularem Wasserstoff (H₂), einem zentralen Baustein in Sternentstehungsregionen.

    Die Signaturen dieses Moleküls verraten, welche Temperaturen, Dichten und Schockprozesse in den Ausflüssen der Protosterne herrschen.

    Heißer und kühler Gasstrom: Die doppelte Struktur der Ausflüsse

    Das Ergebnis: In vier der fünf Systeme zeigen sich kräftige H₂-Jets – aber in zwei klar voneinander getrennten Temperaturbereichen. Das kühlere Gas weist rund 500 bis 600 Kelvin auf, das heißere erreicht bis zu 3000 Kelvin. Diese doppelte Temperaturstruktur deutet auf komplexe Schockprozesse hin, die entstehen, wenn schnelle Materieströme auf dichtere Umgebungsgase treffen.

    Die große Überraschung: Viel mehr UV-Strahlung als erwartet

    Das Überraschende: Die H₂-Linienverhältnisse und die Form der Temperaturverteilung lassen sich nur erklären, wenn zusätzlich eine beträchtliche Menge UV-Strahlung vorhanden ist. Diese Strahlung verändert die Schockphysik, erhitzt das Gas stärker und beeinflusst die Molekülzerlegung. Allerdings stammt sie nicht aus der Umgebung – äußere UV-Felder sind in Ophiuchus relativ schwach – sondern direkt aus der Nähe der Protosterne selbst.

    Der Ursprung des UV-Lichts: Wahrscheinliche Hypothesen

    Die Forschenden gehen davon aus, dass die UV-Strahlung höchstwahrscheinlich durch Schocks in den Jets selbst oder durch Akkretionsprozesse am jungen Stern erzeugt wird. Die exakte physikalische Quelle ist jedoch noch nicht endgültig geklärt.

    Das bedeutet: Die Sterne bestrahlen ihre eigenen Ausflüsse und beeinflussen damit aktiv, wie viel Masse die Jets ausstoßen, wie breit sie sich öffnen und wie viel Energie sie in ihre Umgebung tragen.

    Jüngere Sterne sind heißer: Ein möglicher evolutionärer Trend

    Besonders spannend: Die jüngsten Protosterne, sogenannte Class-0-Objekte, zeigen tendenziell höhere H₂-Temperaturen als etwas ältere Class-I-Sterne. Das spricht dafür, dass die frühesten Sternstadien nicht nur stärker akkretieren, sondern auch energiereichere Schocks und intensivere UV-Felder erzeugen.

    Wie viel Masse verlieren junge Sterne? JWST liefert neue Antworten

    Die Masseverlustraten, die die Forschenden aus den H₂-Daten ableiten, liegen zwischen 10⁻⁹ und 10⁻⁷ Sonnenmassen pro Jahr – ausgeschrieben etwa zwischen einer Milliardstel und 100 Millionstel Sonnenmasse pro Jahr.

    Sie variieren stärker mit der Form der Ausflüsse als mit der Leuchtkraft des Sterns. Breite, fächerförmige Ströme scheinen besonders hohe Massen auszustoßen.

    Neue Fragen für die Sternentstehungsforschung

    Diese Ergebnisse stellen etablierte Modelle der Sternentstehung auf die Probe. Bisher ging man davon aus, dass niedrige Geschwindigkeiten in den Schocks kaum UV-Licht erzeugen können.

    Doch die JWST-Daten legen nahe, dass junge Sterne ihren eigenen Strahlungsmotor im Jet besitzen – ein Mechanismus, der erst jetzt sichtbar wird.

    Ausblick: Die Geburt eines Sterns ist turbulenter als gedacht

    Künftige JWST-Beobachtungen sollen klären, ob dieser Prozess die Regel oder die Ausnahme ist. Fest steht: Die Geburt eines Sterns ist wilder, heißer und strahlungsreicher, als wir bisher dachten.

    Quelle

    Skretas, I. M., Karska, A., Francis, L., Rocha, W. R. M., van Gelder, M. L., Tychoniec, Ł., Figueira, M., Sewiło, M., Wyrowski, F., & Schilke, P. (2025). UV-irradiated outflows from low-mass protostars in Ophiuchus with JWST/MIRI. Astronomy & Astrophysics, 703, A139.