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Astrophysik: Laser simuliert stellaren Gasjet

Omega Jet Experiment
Zusammenstöße von Sternplasma und interstellaren Gaswolken lassen sich zukünftig auch im Labor studieren. Mit Hilfe eines der größten Laser der Welt erzeugten Physiker um Pat Hartigan von der Rice University in Houston kurzzeitig ähnliche Bedingungen, wie sie in den Gasfontänen junger Sterne bestehen. Ihre Erkenntnisse nutzten die Forscher anschließend, um die Vorgänge eines bekannten Himmelsobjekts dieser Art besser zu erklären.

© University of Rochester
Omega Jet Experiment (Simulation)
Ablauf des Omega Jet Experiments (rekonstruiert aus Messdaten).
Der erzeugte Plasmastrahl besaß lediglich eine Länge von vier Millimetern und existierte kürzer als eine Millionstel Sekunde, setzte in dieser Zeit jedoch die Energie von rund eineinhalb Gramm Sprengstoff frei. Anders als seine stellaren Vorbilder bestand der Minijet nicht aus Wasserstoff, sondern aus wesentlich schwererem und dichterem Titan. Bei seinen winzigen Ausmaßen und der kurzen Zeitspanne verhielt er sich jedoch ähnlich wie die astronomischen Objekte. Als Ersatz für Gas und Staub in der Umgebung junger Sterne diente Schaumstoff, durch den sich die Titanwolke ihren Weg bahnen musste. In diesem Material eingeschlossen lag außerdem eine dichtere Polystyrolkugel als Stellvertreter für eine dichtere Staubwolke.

Um das Titanplasma zu erzeugen, beschossen Hartigan und seine Mitarbeiter ein Plättchen des Metalls mit einem Impuls aus dem OMEGA-Laser der University of Rochester. Das Gerät gehört zu den leistungsstärksten seiner Art und erzeugt für extrem kurze Zeitpannen eine Leistung von mehreren Terawatt – vergleichbar mit dem Stromverbrauch eines großen Industrielands.

HH 110 | Während sich ein neuer Stern bildet, schleudert sein Magnetfeld an beiden Polen heiße Materie ins All. Laufen diese Strahlen oder "Jets" durch Wolken aus Gas und Staub, so verursachen sie Druckwellen in ihnen, die sich durch ihre Wärme in Infratotbildern verraten. Nach ihren Entdeckern heißen derartige Gebilde Herbig-Haro-Objekte. Das Bild zeigt HH 110 im roten und infraroten Licht, aufgenommen vom Weltraumteleskop Hubble und dem Kitt-Peak-Observatorium.
Bei jedem Versuchsdurchgang machten die Forscher Momentaufnahmen der Plasmawolke in verschiedenen Stadien und erarbeiteten so ein Computermodell der Abläufe. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse übertrugen sie auf HH 110, eine Gasfontäne im Sternbild Orion mit bislang ungeklärt vielen Schlieren und Turbulenzen.

Das neue Modell spricht für eine schon länger diskutierte Theorie, nach der es sich bei dem Gebilde um einen Jet handelt, der ähnlich dem Laborversuch an einer dichten Materiewolke abprallt. Der Strahl reißt dabei Klumpen des Materials mit und bildet um sie herum kleine Wirbel. Nach diesen hilfreichen Ergebnissen will das Team nun weitere Modelleversuche für Objekte mit ähnlich unerklärlicher Gestalt durchführen. (rs)

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