Interstellare Molekülwolken

Interstellare Molekülwolken sind die Geburtsstätte der Sterne. Die Entstehung von Sternen wird erst durch ihre besonderen Eigenschaften ermöglicht.

Der Orionnebel | Foto: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) und das Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team
Der Orionnebel | Foto: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) und das Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

Eine Molekülwolke im Allgemeinen ist eine dichte Ansammlung von Gas und Staub im interstellaren Medium. Von einer gewöhnlichen Gaswolke unterscheidet sie sich vorrangig durch ihre sehr niedrige Temperatur. Aufgrund ihrer Dichte und Temperatur enthält eine Molekülwolke das häufigste Element im Universum – atomaren Wasserstoff – in molekularer Form.

Die niedrigen Temperaturen von maximal 20 Kelvin erlaubt es den Wasserstoffatomen (\(\mathrm{H}\)) zu assoziieren, sich also zu Molekülen zu verbinden (\(\mathrm{H}_2\)). Zwar ist dieser kalte, molekulare Wasserstoff spektroskopisch kaum nachweisbar, allerdings enthalten Molekülwolken mit Kohlenstoffmonoxid und Schwefelkohlenstoff auch Moleküle, die als Indikator für Wasserstoffmoleküle dienen können.

Riesenmolekülwolken oder GMCs

Sehr massereiche Molekülwolken ab 104 Sonnenmassen werden auch als Riesenmolekülwolken oder Giant molecular clouds (GMCs) bezeichnet. Sie umfassen einen Durchmesser von 15 bis 600 Lichtjahren und kondensieren im Laufe der Zeit, womit ihre anfänglich durchschnittliche Dichte nach und nach stark ansteigt.

Für die Entstehung von Sternen sind die Strukturen im Inneren einer Moleküwolke von großer Bedeutung. Sie bilden sich, wenn sich Teile einer Molekülwolke aufgrund Ihrer Schwerkraft anziehen und sich zu Filamenten verdichten.

Dieser Prozess wird als Fragmentation bezeichnet und erzeugt sogenannte molekulare Kerne, die völlig inhomogen innerhalb der Molekülwolke verteilt sind. Das vorhin genannte Kohlenstoffmonoxid befindet sich beispielsweise größtenteils in diesen Kernen, während in den extrem dichten Regionen, den dichten molekularen Kernen, Elemente wie Ammoniak vorkommen.

Wichtig ist, dass sich die spätere Bildung von Protosternen nicht in der eigentlichen Riesenmolekülwolke, sondern in deren Kernen vollzieht.

Schematische Darstellung einer fragmentierten Molekülwolke
Schematische Darstellung einer fragmentierten Molekülwolke. Die dunkelblauen Bereiche stellen die molekularen Kerne dar.

Bok-Globule oder Small molecular clouds

Ähnlich zu den molekularen Kernen sind Bok-Globule. Sie konnten als erstes von Bart Bok beobachtet werden und stellen räumlich isolierte Fragmente von Molekülwolken dar.

Bok-Globule bestehen ebenfalls aus molekularem Wasserstoff und sind gravitativ an ihre umgebende Molekülwolke gebunden. Wenn sie unter Einwirkung ihrer eigenen Gravitation kollabieren, können Bok-Globule genau wie Wolkenkerne zum Entstehungsort für Sterne werden.

Nach heutigem Forschungsstand enthalten Bok-Globule typischerweise Material mit einer Gesamtmasse von ca. 10 Sonnenmassen und führen im Normalfall zur Bildung von Doppel- oder Mehrfachsystemen.

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