Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gewogen und zu schwer befunden

21.01.2005


Kontrastverstärktes Infrarotbild von AB Doradus A und C. Der schwache, rötliche Begleiter, als winziger Punkt "bei 8 Uhr" sichtbar, ist 120-mal so lichtschwach wie der bläuliche Hauptstern. Der Winkelabstand von 0.156 Bogensekunden zwischen beiden Lichtquellen entspricht der Größe eines Groschen in 13 Kilometern Entfernung. Ein so enges und so ungleiches Paar wurde hier mit Hilfe der neuen NACO-SDI-Kamera am ESO-Very Large Telescope in Chile erstmals getrennt abgebildet. Die berechnete Umlaufbahn des Begleiters ist eingezeichnet. Bild: ESO/Max-Planck-Institut für Astronomie


Erste direkte Massenbestimmung sehr massearmer junger Sterne zeigt: Diese sind doppelt so schwer wie theoretisch erwartet


Zwar ist die Masse eines Sterns die für seinen Lebenslauf entscheidende Größe, aber für die masseärmsten Himmelskörper ist diese sehr schwer zu bestimmen. Mit Hilfe einer neuen, sehr leistungsfähigen Kamera ist es nun erstmals gelungen, einen der seltenen massearmen Begleiter eines "normalen" Sterns abzubilden. Aus den Beobachtungen ergibt sich, dass aufgrund von Unsicherheiten in den theoretischen Modellannahmen die Häufigkeit junger "Brauner Zwerge" und "frei fliegender" extrasolarer Planeten bisher überschätzt worden ist. Eine internationale Arbeitsgruppe um Laird Close, Steward Observatory, University of Arizona/USA, und Rainer Lenzen, Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, berichtet jetzt in der Fachzeitschrift Nature (Nature, 20. Januar 2005) über diese Entdeckung.

Mit Hilfe der gewonnenen Aufnahme konnten die Forscher erstmals die Masse eines jungen, sehr massearmen Begleiters bestimmen. Das Objekt ist mehr als hundertmal schwächer als der Stern, an den es durch die Schwerkraft gebunden ist. Seine Masse beträgt das 93-fache der Masse des Planeten Jupiter, nahezu das Doppelte des Wertes, der sich aus heutigen theoretischen Modellrechnungen für ein Objekt mit seinen Eigenschaften ergeben würde. Damit müssen die gegenwärtigen Vorstellungen von einer Population "Brauner Zwerge" und die Existenz der viel diskutierten, noch masseärmeren "frei fliegenden" extrasolaren Planeten in Frage gestellt werden.


Braune Zwerge sind Himmelskörper, die eine mindestens 75-fache Masse als der Jupiter besitzen, die aber immer noch nicht genug ist, um in ihrem Zentralbereich wie echte Sterne zu brennen. Wenn angebliche Braune Zwerge doppelt so massereich sind wie bisher vermutet, dann sind viele von ihnen in Wahrheit doch normale massearme Sterne. Die kürzlich entdeckten "frei fliegenden" Planeten sind dann ihrerseits in Wahrheit Braune Zwerge.

Laird Close (Steward Observatory, Arizona), Rainer Lenzen (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg) und ihre Kollegen haben jetzt den schwach leuchtenden, massearmen Begleiter AB Doradus C entdeckt, der den jungen Stern AB Doradus A in einem Abstand von nur 2.3 Astronomischen Einheiten umläuft. Eine Astronomische Einheit entspricht dem Radius der Umlaufbahn der Erde um die Sonne: In unserem Sonnensystem liegt der 2.3-fache Abstand von der Sonne im Asteroidengürtel knapp jenseits der Marsbahn.

Forscher, die nach sehr massearmen Objekten fahnden, untersuchen die unmittelbare Umgebung junger, sonnennaher Sterne, denn die massearmen Objekte strahlen am hellsten in ihrer frühen Jugend, bevor sie noch weiter kontrahieren und abkühlen. Seit den frühen 1990-er Jahren bestand der Verdacht, dass der bekannte Stern AB Doradus A, der nur 48 Lichtjahre von der Sonne entfernt und nur 50 Millionen Jahre alt ist, einen massearmen Begleiter hat, denn er "wackelt" am Himmel hin und her, wie wenn eine unsichtbare, ihn umlaufende Masse an ihm zerrte. Aber nicht einmal mit dem Weltraumteleskop Hubble gelang der direkte Nachweis des Begleiters, denn er war offenbar zu lichtschwach und stand dem größeren und viel helleren Stern zu nahe.

Close und Lenzen gelang mit ihren Kollegen aus Deutschland (Wolfgang Brandner), Spanien (Jose C. Guirado), Chile (Markus Hartung, Chris Lidman), und USA (Eric Nielsen, Eric Mamajek, and Beth Biller) die Abbildung des schwer zu fassenden Begleiters im Februar 2004 an einem der vier 8-Meter-Reflektoren des europäischen Very Large Telescope der ESO in Chile. Dabei setzten sie die neue, von Rainer Lenzen am MPI für Astronomie und einem internationalen Team gebaute, hochauflösende Kamera NACO ein und verwendeten eine von Close und Lenzen für die Suche nach extrasolaren Planeten entwickelte Zusatzoptik - den "Simultaneous Differential Immager" oder NACO-SDI. Damit werden die Trennschärfe des 8-Meter-Teleskops mit seiner adaptiven Optik und seine Fähigkeit, lichtschwache Begleiter im gleißenden Lichthof des Primärsterns nachzuweisen, noch einmal erhöht: Ein so hoher Kontrast (der Hauptstern ist 120-mal so hell wie sein Begleiter) in einem so geringen Abstand war zuvor noch nie überwunden worden: Der Winkelabstand zwischen dem Stern und seinem schwachen Begleiter beträgt 0.156 Bogensekunden - das entspricht der scheinbaren Größe eines Groschen in 13 Kilometern Entfernung.

War der Begleiter einmal identifiziert, so ließen sich seine Temperatur und seine Leuchtkraft im infraroten Spektralbereich bestimmen. Zur Überraschung der Forscher war der Begleiter 400 Grad kühler und 2.5-mal so lichtschwach wie auf Grund neuester Modellrechnungen erwartet. Aus der genauen Ortsbestimmung des Begleiters und der beobachteten "Wackel"-Amplitude des Primärsterns ergab sich für seine Masse ein sehr genauer Wert von 88 bis 98 Jupiter-Massen: Die Modellrechnungen sagen dagegen für einen Körper dieses Alters und dieser Leuchtkraft einen Wert von nur 50 Jupiter-Massen vorher. Das neue Ergebnis wird also zu einer Neubewertung der Massen kleinster junger Himmelskörper führen.

Objekte wie AB Doradus C sind sehr selten. Nur ein Prozent aller Sterne haben enge massearme Begleiter, und nur ein Prozent der sonnennahen Sterne sind jung. Deshalb ist die Möglichkeit, diese Messung überhaupt durchführen zu können, als großer Glücksfall zu bezeichnen, wie Wolfgang Brandner bemerkte. Die NACO-SDI-Kamera enthält eine adaptive Optik, mit der die durch die Turbulenzen der Erdatmosphäre verursachte Unschärfe beseitigt wird. Die Zusatzoptik SDI zerlegt das Licht eines einzelnen Sterns in vier identische Bilder bei benachbarten Wellenlängen inner- und außerhalb der für massearme Objekte charakteristischen, infraroten Methanbanden. Auf geeigneten Differenzbildern dieser vier Bilder verschwindet der bläuliche Hauptstern mit seinem hellen Lichthof nahezu vollständig, und der massearme, kühle und rötliche Begleiter wird deutlich erkennbar.

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Close Doradus Himmelskörper Modellrechnung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise