Braune Zwerge als Begleitsterne

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die Kamera des Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System (Pan-STARRS) mit 1.4 Milliarden Pixel. Astronomen haben damit junge Braune Zwerge auf ihren Bahnen um normale junge Sterne untersucht. Pan-STARRS

 

Astronomen, die versuchen zu verstehen, wie die Sonne und die Erde entstanden und wieso diese ihre charakteristischen Eigenschaften besitzen, sind bei einem eng verwandten Problem voran gekommen: die Natur der Sterne im untersten Massebereich, die sogenannten „Braune Zwerge“. Diese Sterne besitzen Massen von weniger als etwa 8% der Sonnenmasse. Sie sind im Grunde genommen fehlgeschlagene, normale Sterne, denn es fehlt ihnen an hinreichender Schwerkraft für eine Kontraktion, um ihr Inneres auf etwa zehn Millionen Kelvin, die für Wasserstoffbrennen notwendig sind (Wasserstoffbrennen treibt die Sonne an), aufzuheizen. Es überraschend nicht, daß sie äußerst lichtschwach und schwer zu entdecken sind; infolgedessen ist unser Wissen über ihre Entwicklung und ihre inneren Eigenschaften unvollständig. Theoretiker sagen voraus, daß es ebenso viele Braune Zwerge wie normale Sterne geben könnte.

Adam Kraus vom CfA hat gemeinsam mit acht Astronomen in einer jungen, 5 bis 10 Millionen Jahre alten Sternentstehungsregion mittels der Pan-STARRS1- (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System) und der im infraroten Licht durchgeführten UKIDSS-Durchmusterung (United Kingdom Infrared Deep Sky Survey) nach Braunen Zwergen gesucht. Pan-STARRS ist ein Weitwinkelteleskop, das einen relativ kleinen Spiegel, nur 1.8 Meter, mit einer sehr großen Digitalkamera, ungefähr 1.4 Milliarden Pixel, in sich vereint, um den Himmel ununterbrochen abzusuchen. Der Prototyp, das aus einem Spiegel bestehende Teleskop PS1, ist seit 2010 auf dem Mount Haleakala, Hawaii, in Betrieb; später dann sollen dort vier solcher Systeme gemeinsam arbeiten.

Die Astronomen untersuchten die frühen Anfangsphasen der Entwicklung Brauner Zwerge. Um zuverlässige Altersabschätzungen zu erzielen, benutzten sie diese Durchmusterungen, um nach Objekten zu suchen, die sich in Doppelsternsystemen um junge Sterne befanden und deren Alter enger eingegrenzt werden könnte. Auf diese Weise ließe sich auch das Alter der Braunen Zwerge einschränken. Mit Hilfe der Durchmusterung konnten Objekte ausgewählt werden, deren kühle Temperaturen und rötliche Farben zeigten, daß es sich um Braune Zwerge handelte. Das Team entdeckte 673 Binärsysteme mit möglichen Braunen Zwergen als Begleiter. Spektroskopische Folgebeobachtungen an vier dieser Systeme erlaubten dem Team, mehrere Schlußfolgerungen zu ziehen: diese begleitenden Braunen Zwerge kommen selten vor und bilden nur etwa 0.6% der Doppelsternsysteme, zumindest bei denjenigen, in denen die Paare räumlich weit voneinander getrennt sind (engere Paare waren viel schwieriger zu untersuchen). Die Wissenschaftler fanden heraus, daß die begleitenden Braunen Zwerge gut genug verstanden wurden, um zu folgern, daß sie sich rätselhafterweise nicht zur gleichen Zeit wie ihre normaleren Begleitsterne bildeten. Das verwirrende Ergebnis verdeutlicht die theoretischen Lücken in unserem Verständnis Brauner Zwerge. Gleichzeitig verspricht die neue Technik viel mehr Objekte, um mit der Modellierung dieser Systeme zu beginnen. Inzwischen hat das Team mit der Untersuchung Brauner Zwerge in Binärsystemen mit normaleren Abständen begonnen, wo sie fälschlicherweise für große Planeten gehalten werden könnten.

Literatur:
„A Pan-STARRS + UKIDSS Search for Young, Wide Planetary-Mass Companions in Upper Scorpius“
Kimberly M. Aller, Adam L. Kraus, Michael C. Liu, William S. Burgett, Kenneth C. Chambers, Klaus W. Hodapp, Nick Kaiser, Eugene A. Magnier, and Paul A. Price
The Astrophysical Journal, 773:63 (15pp), 2013 August 10

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