Charting the Cosmos: From Cosmic Stellar Nurseries to Evolved Stars Using High Powered Telescopes

Das Verständnis der Sternentstehung – insbesondere der Entstehung massereicher Sterne – bleibt eine zentrale Herausforderung in der Astrophysik. Die Schwierigkeit liegt in den immensen Zeiträumen, die dabei eine Rolle spielen, von einigen hunderttausend Jahren für die massereichsten Sterne bis zu fast einer Milliarde Jahren für die kleinsten, sowie in den komplexen physikalischen Prozessen, deren Bedeutung je nach Maßstab variiert. Folglich basiert unser Wissen auf Momentaufnahmen von Sternen in verschiedenen Stadien, mit unterschiedlichen Massen und in unterschiedlichen Umgebungen.

Die frühesten Phasen sind besonders schwer zu erfassen, da junge Sterne noch tief in Staub- und Gaswolken eingebettet sind und nur im Infrarot- und Radiobereich sichtbar sind. Am Ende ihrer Lebenszeit blähen sich Sterne zu Sternen der asymptotischen Riesenastphase (AGB) auf oder explodieren als Supernovae, wobei jeweils Staub produziert wird, der neue Sterne und Planeten entstehen lässt und zum kosmischen Staubhaushalt beiträgt. Insbesondere die AGB-Phase spielt eine entscheidende Rolle bei der Rückkopplung von Sternen auf Galaxien.

Jüngste Verbesserungen von Radio-, (Sub-)Millimeter- und Infrarot-Observatorien haben das Gebiet revolutioniert und ermöglichen leistungsstarke Untersuchungen der Sternentstehung und der galaktischen Struktur. Groß angelegte Beobachtungskampagnen in Kombination mit Spektroskopie, Labormessungen und theoretischen Modellen – einschließlich magnetohydrodynamischen Simulationen mit Chemie – schließen nach und nach die Lücken in unserem Verständnis.

Dieses Seminar, das vom 18. bis 22. August 2025 in Ingelheim am Rhein stattfand, brachte Experten zusammen, um diese Herausforderungen zu diskutieren und sowohl aktuelle Fortschritte als auch zukünftige Entwicklungen aufzuzeigen. Zu den Höhepunkten gehörten Beiträge von Max-Planck-Direktoren und zwei Karl-Schwarzschild-Medaillengewinnern: Anton Zensus (2024), eine Schlüsselfigur in der Event Horizon Telescope-Kollaboration, die Schwarze Löcher in der Milchstraße und M87 abgebildet hat, und Paola Caselli (2025), bekannt für ihre Verbindung der Astrochemie mit der Entstehung von Sternen und Planeten. Die Diskussionen reichten von der Sternentstehung bis hin zur galaktischen Struktur und warfen ein neues Licht auf die bisher nur vage definierte Natur der Spiralarme der Milchstraße und darauf, wie galaktische Regionen als Vorlagen für die Untersuchung externer Galaxien dienen können, die nun mit beispielloser Auflösung beobachtbar sind. Im Rahmen des Seminars wurden auch neue und künftige Observatorien zur Erforschung dieser Fragen ausführlich vorgestellt, darunter das James-Web-Weltraumteleskop, C-CAT, das verbesserte ALMA und AtLAST.

Insgesamt hat das Seminar die Zusammenarbeit zwischen jüngeren und älteren Forschern gefördert, den Austausch zwischen verschiedenen Communities angeregt und dadurch die Verbindungen innerhalb der breiteren astrophysikalischen Gemeinschaft gestärkt. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung herzlich für die finanzielle Förderung, ohne die die Durchführung des Seminars nicht möglich gewesen wäre.

Dr. Arshia M. Jacob, Dr. Friedrich Wyrowski, MPIfR Bonn

Prof. Dr. Tomasz Kamiński, Polish Acad. of Sciences, Toruń, Polen