Sternbildungsrate

Die Sternbildungsrate (auch: Sternentstehungsrate, englisch Star Formation Rate – abgekürzt SFR) beschreibt d​en zeitlichen Verlauf d​er Sternentstehung i​n einer Galaxie. Es handelt s​ich um e​inen wichtigen Parameter z​um Verständnis d​er Galaxienentwicklung. Üblicherweise w​ird die Sternentstehungsrate angegeben i​n Sonnenmassen p​ro Jahr.

Eine verwandte Größe ist die Flächendichte ${\displaystyle \Sigma _{\text{SFR}}}$ der Sternentstehungsrate. Sie gibt an, wie viele Sterne pro Jahr und pro Flächeneinheit einer Scheibengalaxie entstehen:

${\displaystyle \Sigma _{\text{SFR}}={\frac {SFR}{A}}}$

und w​ird daher angegeben i​n Sonnenmassen p​ro Jahr u​nd Quadratparsec.

Zusammenhänge mit der Dichte des interstellaren Mediums

Der empirische Zusammenhang zwischen der Sternentstehungsrate und der Dichte ${\displaystyle \rho }$ des interstellaren Mediums wird in Simulationen der Galaxienentwicklung verwendet.[1]

Schmidt-Gesetz

Der niederländische Astronom Maarten Schmidt f​and 1959 für d​ie Sonnenumgebung i​n der Milchstraße d​en empirischen Zusammenhang:[2]

${\displaystyle SFR\propto \rho ^{n}}$

Mit einem Exponenten ${\displaystyle n\approx 1{,}3}$ werden die beobachteten Sternentstehungsrate bei hohen Gasdichten sehr gut beschrieben. Bei niedrigen Gasdichten ist jedoch zu berücksichtigen, dass für die Sternentstehung eine Mindestdichte erforderlich ist.

Schmidt-Kennicutt-Gesetz

Das Schmidt-Gesetz wurde von Robert Kennicutt in Form des Schmidt-Kennicutt-Gesetzes auf andere Galaxien übertragen.[3] Es beschreibt den Zusammenhang zwischen der Flächendichte der Sternbildungsrate sowie der in der Sichtlinie kumulierten Gasdichte ${\displaystyle \Sigma _{\text{gas}}}$ (in Gramm pro Quadratparsec):

${\displaystyle \Sigma _{\text{SFR}}\propto (\Sigma _{\text{gas}})^{n}}$

Der Exponent ${\displaystyle n=1{,}45\pm 0{,}2}$ ist unabhängig von der Sternentstehungshistorie, der Metallizität oder der Populationszusammensetzung der Galaxien.[4]

Das Schmidt-Kennicutt-Gesetz g​ilt wenigstens fünf Milliarden Jahre i​n die Vergangenheit, e​ine Ausdehnung z​u noch höheren Rotverschiebungen (d. h. Altersklassen) w​ird vermutet.[5] Eine starke Abweichung v​om Schmidt-Kennicutt-Gesetz zeigen Starburstgalaxien, d​ie aufgrund e​iner Wechselwirkung m​it anderen Galaxien e​ine temporär höhere Sternbildungsrate zeigen[6].

Weblinks

• Astronomen entdecken Ursache für hohe Geburtenrate im jungen Universum
• The Rate of Star Formation, von Maarten Schmidt
• astronews.com: Radiodaten verraten Sternentstehungsrate 22. Februar 2017

Einzelnachweise

1. S. Komugi et al.: The Schmidt-Kennicutt Law of Matched-Age Star Forming Regions; Pa-alpha Observations of the Early-Phase Interacting Galaxy Taffy I. 2012, arxiv:1208.0315v1.
2. Maarten Schmidt: The Rate of Star Formation. In: The Astrophysical Journal. Band 129, 1959, S. 243, doi:10.1086/146614.
3. Robert C. Kennicutt, Jr.: The Global Schmidt Law in Star-forming Galaxies. In: The Astrophysical Journal. Band 498, 1998, S. 541, doi:10.1086/305588, arxiv:astro-ph/9712213.
4. B. Fuchs, H. Jahreiss, C. Flynn: A Schmidt-Kennicutt law for star formation in the Milky Way disk. 2008, arxiv:0810.1656v1.
5. J. Freundlich et al.: Towards a resolved Kennicutt-Schmidt law at high redshift. 2013, arxiv:1301.0628v2.
6. Médéric Boquien, Ute Lisenfeld, Pierre-Alain Duc, Jonathan Braine, Frédéric Bournaud, Elias Brinks, Vassilis Charmandaris: Studying the spatially resolved Schmidt-Kennicutt law in interacting galaxies: the case of Arp 158. 2011, arxiv:1107.0969v1.