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News: Röntgenstrahlen vom Braunen Zwerg

Braune Zwerge sind irgendwo zwischen Planeten und Sternen einzuordnen. Die Temperatur und der Druck in ihrem Innern reichen nicht aus, um eine Kernfusion zu erhalten, aus der Sterne ihre Energie beziehen. Andererseits handelt es sich im Vergleich zu Planeten um wahre Riesen: Bis zur achtfachen Masse des Jupiter können sie haben. Da Braune Zwerge nicht selbst leuchten, sind sie schwer auszumachen. Erst 1995 wurde der erste durch Zufall entdeckt. Ein Wissenschaftlerteam fand nun den jüngsten bekannten Braunen Zwerg, der zudem Röntgenstrahlen emittiert - ein Prozeß, der bislang bei keinem anderen Braunen Zwerg beobachtet wurde.
Ralph Neuhäuser vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und Fernando Comerón vom European Southern Observatory berichteten in Science vom 2. Oktober 1998 über Cha H-alpha 1, den neuentdeckten Braunen Zwerg im Sternbild Chamäleon. In 550 Lichtjahren Entfernung zu uns befindet sich dort eine Kinderwiege für junge und entstehende Sterne. Ballen sich allerdings weniger als 7,5 Prozent der Sonnenmasse zu einem Himmelskörper zusammen, so zündet kein Fusionsfeuer im Innern – statt eines hellen Sterns entsteht ein Brauner Zwerg.

Die beiden Wissenschaftler suchten Anfang des Jahres mit unterschiedlichen Methoden nach neuen Objekten in der dunklen Wolke Nr. 1 im Sternbild Chamäleon. Neuhäuser überprüfte eine zehn Stunden belichtete Detailaufnahme, die der Röntgensatellit ROSAT gemacht hatte, auf schwache Strahlenquellen. Comerón suchte in zwei anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums nach leuchtschwachen Objekten. Mit einer Infrarotkamera spürte er jungen Sternen nach, die bei solchen Frequenzen häufig besonders stark leuchten. Im H-alpha-Bereich kann man sehen, wie gerade freie Protonen und Elektronen zu Wasserstoffatomen zusammenkommen. Er fand zwei neue Objekte im Infrarot- und sechs im H-alpha-Bereich, die nach ihrer Helligkeit zu urteilen an der Grenze zwischen Sternen und Braunen Zwergen standen.

Der Vergleich aller Daten zeigte, daß die am schwächsten H-alpha-Strahlung emittierende Quelle am stärksten Röntgenstrahlen aussandte. Eine spätere Untersuchung im Mai, die mit einem größeren Teleskop duchgeführt wurde, bestätigte dieses Ergebnis. Den theoretischen Modellen zufolge handelt es sich bei dem als Cha H-alpha 1 bezeichneten Objekt um einen Braunen Zwerg mit einer Masse von vier bis fünf Prozent der Sonnenmasse und einem Alter von einer Million Jahren.

In ihren ersten Lebensjahren leuchten Braune Zwerge noch relativ hell, weil sie schnell schrumpfen, wobei große Mengen potentieller Energie freiwerden, die den Körper aufheizen. Daher ist es schwer, sie von sehr leichten Sternen zu unterscheiden. Die geringe Helligkeit und niedrige Temperatur von Cha H-alpha 1 identifiziert ihn aber sicher als Braunen Zwerg. Er ist damit der jüngste bekannte Vertreter seiner Art, sein nächstjüngerer Bruder ist drei- bis zehnmal so alt. Dadurch ist Cha H-alpha 1 ein wichtiges Objekt, um die Entwicklung und Eigenschaften der Braunen Zwerge zu studieren.

Zu diesen Eigenschaften gehört die Emission von Röntgenstrahlung. Sie ist weit verbreitet unter Sternen, die eine Masse von wenigen Zehnteln der Sonnenmasse haben. In solchen Sternen findet eine weitgehende Konvektion statt, das heißt, die Gase in ihrem Innern bilden auf- und absteigende Ströme, die von den tiefen Schichten bis an die Oberfläche reichen. In Verbindung mit der Rotation des Sterns generieren die Bewegungen der ionisierten Gase ein starkes magnetisches Feld. Dieses transportiert Energie in die Chromosphäre, eine Schicht heißen Gases, die oberhalb der Atmosphäre des Sterns liegt. Bei dem letztgenannten Transport werden die hohen Temperaturen erzeugt, die zur Emission von Röntgenstrahlung führen.

Da auch in Braunen Zwergen Konvektion auftritt, sollten sie ebenfalls magnetische Felder besitzen und heiße Chromosphären haben, die Röntgenstrahlen emittieren. Bislang konnte diese Annahme aber nicht durch Beobachtungen gestützt werden. Darum nahmen einige Wissenschaftler an, daß der Umstand, daß Braune Zwerge keine Kernfusion unterhalten können, einen hemmenden Einfluß auf die Bildung eines Magnetfeldes haben könnte. Andere zweifelten die Funktion einer schnellen Rotation des Himmelskörpers an. Nur die Beobachtung von Objekten wie Cha H-alpha 1 kann klären, was genau im Inneren von Braunen Zwergen vor sich geht.

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