Als Ausgangspunkt für die Simulation der Sternenentstehung dient eine Molekülwolke, die durch ein Ensemble von bis zu mehreren Millionen Gasteilchen simuliert wird. Es werden typische Anfangswerte für Temperatur und Dichte vorgegeben und die Teilchen entsprechend der angenommenen Turbulenz in Bewegung versetzt. Dann löst man für jedes Teilchen und für jeden Zeitschritt das Gleichungssystem für die wirkenden physikalischen Kräfte. Es ist leicht auszumalen, dass selbst moderne Höchstleistungsrechner mehrere Tage für eine einzige Simulation benötigen.

Computersimulation der Sternenentstehung © AIP

Am Bildschirm kann dann anschaulich mitverfolgt werden, wie sich in der Wolke Verdichtungen bilden, in denen sich schließlich unter Einfluss der Eigengravitation Protosterne bilden. Verschiedene Eigenschaften wie Masse, Drehimpuls oder Bewegung sowohl einzelner Protosterne als auch des gesamten Haufens, lassen sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt studieren und mit Beobachtungsdaten vergleichen. Es zeigt sich, dass die Computermodelle - trotz der zwangsläufigen Vereinfachung oder Vernachlässigung mancher physikalischer Prozesse - ein Szenario nachzeichnen, das der Realität durchaus nahe kommt.

Viele Charakteristika, wie die filamentartige Struktur der Sternentstehungsregionen, die Zeitskalen oder die Massenverteilung der jungen Sterne, stimmen gut mit den Beobachtungen überein. Ein entscheidender Vorteil ist, dass nicht mehr einzelne Mosaiksteinchen, sondern das gesamte Bild - von einer turbulenten Gaswolke über den Kollaps bis zur Entwicklung individueller Protosterne - betrachtet wird. Die Simulationsrechnungen bestätigen so die moderne Theorie der Sternentstehung, die auf dem Wechselspiel von Überschallturbulenz und Schwerkraft basiert.

Obwohl Astronomen den grundlegenden physikalischen Ablauf der Sternbildung inzwischen zu verstehen glauben, gibt es noch eine Reihe von ungeklärten Details und offenen Fragen, etwa: Wie bilden sich die massereichsten Sterne? Warum endet die Bildung von Sternen nach einer gewissen Zeit, auch wenn noch genügend Gas vorhanden wäre? Oder wie sind die allerersten Sterne im Universum entstanden? Mit jeder neuen Generation von Teleskopen (vor allem im Infrarot-, aber auch im Radio- und Submillimeterbereich) und mit immer leistungsfähigeren Rechnern werden wir jedoch dem vollständigen Verständnis der Sternentstehung in unserem Universum Stück für Stück näher kommen.