News: Die Masse macht's
Ein Stern zu werden, ist nicht leicht. Kommt nicht genug Masse zusammen, so ist dem Anwärter lediglich eine düstere Zukunft beschieden. Das schummrige Licht von rund 50 gescheiterten Existenzen offenbart die ganze Bandbreite des Versagens.
© (Ausschnitt)
Sie sind etwa so groß wie Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems, besitzen in der Regel jedoch deutlich mehr Masse als dieser. Das Gewicht Brauner Zwerge reicht jedoch nicht, um in ihrem Innern den thermonuklearen Prozess des Wasserstoffbrennens zu zünden, der sonst in Sternen Energie erzeugt und sie zum Leuchten bringt. Den verhinderten Sternen bleibt damit eigentlich nur umgewandelte Gravitationsenergie, um ein wenig auf Temperaturen zu kommen. Mit 2500 Kelvin sind diese jedoch nicht sonderlich hoch; das Strahlungsmaximum Brauner Zwerge ist deshalb hin zu infraroten Wellenlängen verschoben. Soweit sich überhaupt von Farbe sprechen lässt, ist diese wohl am ehesten mit einem dunklen Orange oder matten Braun zu charakterisieren – der Grund für den Namen.
Kein Wunder also, dass Braune Zwerge nur schwer zu finden sind. Denn viel weiter als etwa 100 Lichtjahre dürfen sie nicht entfernt sein, damit sich ihre Wärmestrahlung überhaupt noch von der Erde aus nachweisen lässt. So konnten denn Astronomen auch erst im Jahre 1995 die zuvor nur theoretisch vorausgesagten Objekte aufspüren.
Davy Kirkpatrick vom California Institute of Technology und sein Kollege Adam Burgasser haben seinerzeit die meisten der derzeit bekannten Möchtegern-Sterne anhand der Infrarot-Daten der 2Mass-Durchmusterung entdeckt. In der Zwischenzeit hat sich jedoch das Auflösungsvermögen von Infrarot-Kameras und -Spektrometern deutlich verbessert. Zeit also, erneut einen Blick auf die fahlen Objekte zu werfen.
Ian McLean und seine Kollegen haben das mit dem 10-Meter-Keck-II-Teleskop des W.M. Keck Observatory auf dem Mauna Kea (Hawaii) getan. Dieses Teleskop ist mit dem derzeit leistungsfähigsten Infrarot-Spektrometer der Welt ausgestattet: NIRSPEC (Near Infrared Echelle Spectrograph for Keck II Telescope). Rund eine Tonne schwer und knapp zwei Meter hoch lassen sich damit all die feinen Details des infraroten Spektrums aufschlüsseln, wie beispielsweise fehlende Linien, die auf Absorptionsprozesse in der Atmosphäre eines Braunen Zwergs hindeuten.
"Jede Klasse Brauner Zwerge hat einen einzigartigen Fingerabdruck. Wir haben die Spektren von mehr als 50 Braunen Zwergen aufgenommen, die so ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften offen legen", erklärt McLean. Und tatsächlich: Anhand der Spektren haben die Forscher beispielsweise Methan nachgewiesen – ein Gas, das auch in den großen Planeten unseres Sonnensystems wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zu finden ist.
"Wir haben sogar Hinweise auf Wasser in Form überhitzten Dampfs entdeckt, was wir bislang bei keinem normalen Stern gesehen hatten. Die Sonne beispielsweise ist bei weitem zu heiß, als dass es hier Wassermoleküle geben könnte. Methan und Wasser beeinflussen das Infrarot-Spektrum in unverkennbarer Art und Weise." Ein allmählicher Übergang vom massereichen Planeten wie den großen Gasriesen bis hin zum leichtgewichtigen Stern sei so anhand der Spektren festzumachen. Die Spektralanalyse der 50 Objekte fügt sich also ausgezeichnet in das theoretische Bild der Sternentstehung.
Für McLean steht damit fest: "Braune Zwerge sind das fehlende Glied zwischen den Gasriesen wie Jupiter und kleinen Sternen wie Roten Zwergen."
Kein Wunder also, dass Braune Zwerge nur schwer zu finden sind. Denn viel weiter als etwa 100 Lichtjahre dürfen sie nicht entfernt sein, damit sich ihre Wärmestrahlung überhaupt noch von der Erde aus nachweisen lässt. So konnten denn Astronomen auch erst im Jahre 1995 die zuvor nur theoretisch vorausgesagten Objekte aufspüren.
Davy Kirkpatrick vom California Institute of Technology und sein Kollege Adam Burgasser haben seinerzeit die meisten der derzeit bekannten Möchtegern-Sterne anhand der Infrarot-Daten der 2Mass-Durchmusterung entdeckt. In der Zwischenzeit hat sich jedoch das Auflösungsvermögen von Infrarot-Kameras und -Spektrometern deutlich verbessert. Zeit also, erneut einen Blick auf die fahlen Objekte zu werfen.
Ian McLean und seine Kollegen haben das mit dem 10-Meter-Keck-II-Teleskop des W.M. Keck Observatory auf dem Mauna Kea (Hawaii) getan. Dieses Teleskop ist mit dem derzeit leistungsfähigsten Infrarot-Spektrometer der Welt ausgestattet: NIRSPEC (Near Infrared Echelle Spectrograph for Keck II Telescope). Rund eine Tonne schwer und knapp zwei Meter hoch lassen sich damit all die feinen Details des infraroten Spektrums aufschlüsseln, wie beispielsweise fehlende Linien, die auf Absorptionsprozesse in der Atmosphäre eines Braunen Zwergs hindeuten.
"Jede Klasse Brauner Zwerge hat einen einzigartigen Fingerabdruck. Wir haben die Spektren von mehr als 50 Braunen Zwergen aufgenommen, die so ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften offen legen", erklärt McLean. Und tatsächlich: Anhand der Spektren haben die Forscher beispielsweise Methan nachgewiesen – ein Gas, das auch in den großen Planeten unseres Sonnensystems wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zu finden ist.
"Wir haben sogar Hinweise auf Wasser in Form überhitzten Dampfs entdeckt, was wir bislang bei keinem normalen Stern gesehen hatten. Die Sonne beispielsweise ist bei weitem zu heiß, als dass es hier Wassermoleküle geben könnte. Methan und Wasser beeinflussen das Infrarot-Spektrum in unverkennbarer Art und Weise." Ein allmählicher Übergang vom massereichen Planeten wie den großen Gasriesen bis hin zum leichtgewichtigen Stern sei so anhand der Spektren festzumachen. Die Spektralanalyse der 50 Objekte fügt sich also ausgezeichnet in das theoretische Bild der Sternentstehung.
Für McLean steht damit fest: "Braune Zwerge sind das fehlende Glied zwischen den Gasriesen wie Jupiter und kleinen Sternen wie Roten Zwergen."
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