Sternentstehung in Wolkenfilamenten

Seminar AIRUB 14.06.2005

Markus Nielbock

Übersicht

• Strukturen im ISM• Wolken sphärisch/ellipsoid• Wolken filamentartig

• Beispiele für Filamente• Orion A (OMC 1-3)• Taurus

• Sandqvist 187/188 (Norma-Wolke)

• Theoretische Modelle• Turbulenz• Gravitation

• Vergleich mit Resultaten (Sa 187/188)

• Zusammenfassung

Strukturen im ISMdiffuses ISM

verdichtet zu (G)MC

fragmentiert undverdichtet zu Klumpen

fragmentiert undverdichtet zu Wolkenkernen

verdichtet zu Protosternen

Strukturen im ISM

Filamentwolken

eingebettete Klumpen (prolat)

Sternentstehung

Entstehungsprozeß?

Häufigkeit?

Sternentstehungseffizienz?

Bally et al. 198713CO

Orion

Megeath 2005Spitzer MIR Chini et al. 1997

Nielbock et al. 2003

1.3

mm

Kon

tin

uu

m

Orion

• 43 MIR-Detektionen

• davon 6 doppelt (450 – 1400 AE)

1.3 mm MAMBO10.4 µm TIMMI 2

15% Doppelsternhäufigkeit (typisch für Orion, Lupus, Hyaden sowohl Vor-HR als auch HR: Duchêne 1999)

KS NACO

1,4“ = 630 AE

Scheibe?

Taurus

Hartmann 2002

• Filamente in 12CO

• Vor-HR-Sterne liegen entlang dieser Filamente

• mittlere Abstände entsprechen Jeanslänge

• Protostellare Kerne prolat ausgerichtet

• erhöhte Sternentstehungs- effizienz in Filamenten• 57% Doppelsternhäufigkeit unter Vor-HR-Sternen (34% für HR) (Duchêne 1999)

Sandqvist 187/188 (Norma-Wolke)

Nielbock & Chini 2005

DSS2 red1.2 mm SIMBA

AV 145 mag

NH 3·1024 cm-2

Mgas 2.7 M

Strukturbildung im ISM

dissipieren rasch. Antrieb: galaktische Rotation?

Turbulenzenhaben Überschallgeschwindigkeit.sind anisotrop.werden großskalig getrieben. (Mikroturbulenz ist

irrelevant!)können nicht analytisch beschrieben werden.

Auf großen Skalen: verhindert Kollaps

Auf kleinen Skalen: induziert Störungen begünstigt Verdichtungen

Wechselwirkung zwischen Turbulenz und Gravitation

„Gravoturbulente Fragmentation“„Kollaps kann nur durch Turbulenzen auf Skalen kleiner als die Jeanslänge verhindert werden. Das ist unrealistisch.“ (Klessen 2005)

Sternentstehung läßt sich kaum verhindern!

Strukturbildung im ISM: Filamente

• Filamente aus homogener Verteilung von ISM• Filamente sind Orte der Sternentstehung

Megeath 2005Spitzer MIR

Strukturbildung im ISM: Filamente

Klessen 2005

Strukturbildung im ISM: Filamentegravitativer Ansatz für endliche Schichten aus ISM:Hartmann 2002, Burkert & Hartmann 2004

„Fokuspunkte“

rotierende Schicht

Charakteristische Größen:

• Abstand der Fragmente (Jeanslänge)• kritische Masse der Fragmente (Jeansmasse)• Zeitskala für Materiekollaps

• Dicke des Filaments (Jeanslänge)

Test: Sandqvist 187/188 (Norma-Wolke)

'A

Tλ

VC 1pc 0.2pc

K10

5.1

2

K10

24

T

AM

VC M= 3M

Mgas 2.7 M

Nielbock & Chini 2005

a102H

6πGμN

DtC

V346 NorAlter: ~ 106-107a

Alter: ~ 104a

Zusammenfassung

• Turbulenz fördert Stabilität auf großen Skalen.

• Turbulenz und Gravitation begünstigen Filamentbildung.• Turbulenz und Gravitation fördern Klumpungen auf kleinen Skalen. Fragmentation

• Gravitativer Kollaps sorgt für Sternentstehung.

• Sternentstehung ist in Filamenten besonders effizient.

Noch mehr Filamente ...

Filamentstruktur

Sternentstehung

„Gravoturbulente Fragmentation“

Gibt empirischen Zusammenhang zwischen Sternentstehungsrate und Flächendichte wieder.„Schmidt law“

5.1gasSFR

Li et al. 2005

Zusammenfassung

• Turbulenz fördert Stabilität auf großen Skalen.

• Turbulenz und Gravitation begünstigen Filamentbildung.• Turbulenz und Gravitation fördern Klumpungen auf kleinen Skalen.

• Gravitativer Kollaps sorgt für Sternentstehung.

• Sternentstehung ist in Filamenten besonders effizient.