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Interstellare Gaswolken

Multi-fraktale Strukturen sichtbar

n interstellaren Staubwolken müssen Turbulenzen erst zur Ruhe kommen, bevor sich durch die Einwirkung von Gravitation ein Stern bilden kann. Ein deutsch-französisches Forschungsteam hat nun herausgefunden, dass die Bewegungsenergie der Turbulenzen auf in kosmischen Maßstäben sehr kleinem Raum von einem bis zu mehreren Lichtjahren Ausdehnung umgewandelt wird. Auch in der mathematischen Methode kam die Gruppe zu neuen Ergebnissen: Bisher wurde die turbulente Struktur des interstellaren Mediums als selbstähnlich – oder fraktal – beschrieben.

Die Forscher:innen fanden heraus, dass es es nicht reicht, die Struktur mathematisch als einzelnes Fraktal zu beschreiben, eine selbstähnliche Struktur, wie man sie aus der Mandelbrotmenge kennt. Stattdessen zogen die Forscher:innen mehrere unterschiedliche Fraktale, sogenannte Multifraktale, hinzu. Mit den neuen Methoden kann man so in astronomischen Bildern Strukturänderungen detailliert auflösen und darstellen. Eine Anwendung in anderen wissenschaftlichen Bereichen wie der Atmosphärenforschung ist ebenfalls möglich.

Das deutsch-französische Programm GENESIS (Generierung von Strukturen im interstellaren Medium) ist eine Kooperation zwischen dem Institut für Astrophysik der Universität zu Köln (UzK), dem LAB der Universität Bordeaux und dem Geostat/INRIA Institut Bordeaux. […]

Sterne bilden sich in riesigen interstellaren Wolken, die hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff – das Energiereservoir jeden Sternes – bestehen. Dieses Material hat zwar eine geringe Dichte, nur einige Tausend bis mehrere Zehntausend Teilchen pro Kubikzentimeter, aber eine sehr komplexe Struktur mit Verdichtungen in Form von ‘Klumpen’ und ‘Filamenten’, und schließlich ‘Kernen’, aus denen sich durch Gravitationskollaps der Materie Sterne bilden. […]

Damit sich ein Stern bilden kann, muss das Gas aber zur Ruhe kommen, d.h. die Bewegungsenergie muss sich auf kleinere Größenordnungen zerstreuen, was als Dissipation bezeichnet wird. Danach kann die Gravitation genug Kraft entfalten, um die Wasserstoffwolken zusammenzuziehen um Sterne zu bilden. Es ist also wichtig, die Energiekaskade und die damit verbundene Strukturänderung zu verstehen und mathematisch zu beschreiben.

Vollständige Quelle: UzK