Geburt, Entwicklung und Tod prägen auch die Geschichte der Himmelskörper im Universum. Am Anfang der Entstehung von Sternen stehen dabei Ansammlungen von Gas und Staub, die sich schließlich zu einem zentralen Protostern verdichten. Durch den weiteren Materialzustrom aus der Umgebung wächst er dann immer mehr. Die „Nahrung“ des stellaren Babys kommt dabei gleichsam von einer Art rotierendem Teller: Die Materie ordnet sich zu einer sogenannten zirkumstellaren Akkretionsscheibe an, von der der wachsende Stern zehrt. Dieses Gebilde kann später außerdem zur Bildung von Planeten um einen Stern führen. In unserer Milchstraße haben Astronomen bereits zirkumstellare Scheiben um junge Sterne identifiziert. Diese machen sich dabei oft durch ein spezielles Merkmal bemerkbar: Im Zuge der Materialansammlung kann es zu Auswürfen von Materie kommen, die in der Form von sogenannten Jets ins All hinausragen.
Eine solche Struktur stand nun auch am Anfang des ersten Nachweises einer zirkumstellaren Scheibe außerhalb unserer Galaxie: Die Astronomen um Anna McLeod von der Durham University hatten einen Jet im Sternsystem HH 1177 in einer 160.000 Lichtjahre von uns entfernten Galaxie entdeckt: in der Großen Magellanschen Wolke. „Bei dem Jet, der von diesem jungen massereichen Stern ausgeht, handelte es sich um einen Hinweis darauf, dass dort eine anhaltende Scheibenakkretion abläuft“, sagt McLeod. Doch um zu bestätigen, dass eine solche Scheibe tatsächlich vorliegt, musste das Team die Bewegung des dichten Gases um den Stern nachweisen. Konkret sollten sich dabei die typischen Dynamiken abzeichnen: In der Nähe des Zentrums rotiert die Scheibe schneller und dieser Geschwindigkeitsunterschied kann dann als Beleg dafür dienen, dass eine Akkretionsscheibe vorhanden ist.
Charakteristische Rotation zeichnet sich ab
Um die Ausrichtung und die Dynamiken im System HH 1177 genauer zu erfassen, nutzte das Team die vereinten Fähigkeiten des Very Large Telescope (VLT) der ESO und des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Das MUSE-Instrument des VLT konnte zunächst zeigen, dass der obere Teil des von dem Stern ausgehenden Jets leicht auf uns gerichtet und daher blauverschoben erscheint – der untere Teil entfernt sich von uns und ist daher rotverschoben. Die Beobachtungen von ALMA lieferten dann die Informationen zur Dynamik der Scheibe, deren Seiten sich ebenfalls auf uns zu und von uns wegbewegen.
„Die Frequenz des Lichts ändert sich je nachdem, wie schnell sich das leuchtende Gas auf uns zu oder von uns wegbewegt“, erklärt Co-Autor Jonathan Henshaw von der Liverpool John Moores University. „Das ist genau das gleiche Phänomen, das auftritt, wenn sich die Tonhöhe einer Krankenwagensirene ändert, während sie an einem vorbeifährt. Die Frequenz des Tons verschiebt sich von höher zu niedriger“, so der Astronom. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler anhand der detaillierten Frequenzmessungen mit ALMA die charakteristische Drehung der Scheibe dokumentieren. Das bedeutet: Sie haben die erste Akkretionsscheibe um einen extragalaktischen jungen Stern entdeckt.
