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50 Jahre Braune Zwerge

19.10.2012
Die Community der Astronomen feiert eine phantastische Entdeckung mit einer internationalen Tagung auf Schloss Ringberg am Tegernsee vom 21.-24. Oktober. Organisator ist das Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg.

Genau 50 Jahre ist es jetzt her, seit Shiv Kumar die Existenz Brauner Zwerge theoretisch vorhergesagt hat. Danach dauerte es weitere 30 Jahre, bis diese exotischen Objekte, die ein Bindeglied zwischen Sternen und Planeten darstellen, tatsächlich durch Beobachtungen nachgewiesen werden konnten. Gleichwohl ist die Entstehung dieser rätselhaften Objekte bis heute nicht vollkommen verstanden.


Von einer Scheibe umgebener junger Brauner Zwerg, der Jet-Ströme herausschleudert – ähnlich wie bei neugeborenen Sternen (künstlerische Darstellung).
Axel M. Quetz, MPIA / DSS-2 (Hintergrund)

Grund genug, dass sich vom 21.-24. Oktober namhafte Experten zu einer internationalen Tagung auf Schloss Ringberg am Tegernsee zusammenfinden. Erwartet werden neben Shiv Kumar auch die Entdecker der ersten Braunen Zwerge, Ben Oppenheimer, Rafael Rebolo und Gibor Basri.

Braune Zwerge werden oft als verhinderte Sterne bezeichnet, da sie zu kühl und zu massearm sind, um mittels Kernfusion wie die Sonne oder andere Sterne zu leuchten. Auf der anderen Seite haben sie auch Eigenschaften ähnlich denen von Riesenplaneten, z.B. relativ kühle Atmosphären, in denen sich Wolken bilden können. Deshalb stellt ihre Erforschung einen Schlüssel zum Verständnis sowohl der Entstehung und Entwicklung von Planeten dar als auch der von massearmen Sternen.

Braune Zwerge sind cool

Die Existenz von Objekten, die im Gegensatz zu Sternen nicht genügend innere Energiequellen haben, um lange gleich bleibend zu leuchten, wurde bereits 1962 von Shiv Kumar vorhergesagt. Den Begriff „Brauner Zwerg“ führte 1975 Jill Tarter ein, die jetzt am SETI Institut forscht. Die eigentliche Farbe von Braunen Zwergen ist jedoch eher rot oder magentafarben. Und so sind Braune Zwerge nicht nur sehr leuchtschwach, sondern strahlen auch überwiegend im Infrarotlicht. Erst gewaltige technische Fortschritte insbesondere bei Infrarotdetektoren ermöglichte ihre Entdeckung Mitte der 90er Jahre.

Einer der ersten Braunen Zwerge, Teide 1, tauchte 1994 als ungewöhnlich rotes Objekt in der Kamera von Rafael Rebolo vom Instituto de Astrofísica de Canarias auf und wurde von Gibor Basri als junger brauner Zwerg bestätigt. Ein noch kühleres Objekt fanden im gleichen Jahr Ben Oppenheimer und Tadashi Nakajima mit dem Hubble Weltraumteleskop. Bei dem Begleiter des Sterns Gl229 konnten sie sogar Methan in der Atmosphäre nachweisen.

Die Wolken die sich in den kühlen Atmosphären Brauner Zwerge bilden können, bestehen anders als auf der Erde statt aus Wasser z.B. auch aus Eisen, wie Christiane Helling und Mark Marley in ihren Modellrechnungen zeigen. Letztes Jahr gelang es Astronomen um Mike Cushing mit dem WISE-Satelliten die ersten so genannten Y-Zwerge zu entdecken. Sie sind mit Temperaturen unter 300 Grad die bisher kühlsten, sich frei bewegenden bekannten Himmelsobjekte.

Entstehung ist ein Rätsel

Eine sternähnliche Entstehung durch Schwerkraft-Kollaps von Gas- und Staubwolken ist wegen ihrer geringen Masse nicht einfach zu erklären, erscheint manchen Forschern jedoch trotzdem denkbar. Eines von vielen anderen Szenarien ist das Herausschleudern von „stellaren Embryos“ aus der Entstehungswolke, bevor sie zu fertigen Sternen heranwachsen können.

„Einige Beobachtungen weisen aber tatsächlich auf eine sternähnliche Entstehung hin. So entdeckte man Braune Zwerge, die in Isolation entstanden sind, sowie Doppel-Braune Zwerge mit weiten Abständen - beides Fälle, die nicht auf starke dynamische Wechselwirkungen hindeuten. Auch fand man von Scheiben umgebene junge Braune Zwerge, die Jet-Ströme herausschleudern - ähnlich wie bei neugeborenen Sternen“, erläutern Viki Joergens und Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (MPIA). Ihrem Team gelang in diesem Jahr erstmals die Beobachtung dieser Scheiben bei Submillimeterwellenlängen mit dem Herschel-Weltraumteleskop sowie der Nachweis von herausgeschleuderten Gasströmen mit dem VLT Observatorium der ESO. Auch im Millimeterbereich wurden die Scheiben durch ein Team um Leonardi Testi mit dem ALMA Observatorium der ESO gesehen.

Die durch Viki Joergens und Thomas Henning vom MPIA organisierte Tagung unter dem Titel „50 Years of Brown Dwarfs“ wird einen regen Austausch zwischen Beobachtern und Theoretikern ermöglichen und viele der weltweit renommiertesten Fachleute auf diesem Gebiet zusammen führen.

Kontakte:

Dr. Viki Joergens
viki@mpia.de
Tel.: 06221 - 528 464
Tel. während der Konferenz: 01573 - 724 2308
Prof. Dr. Thomas Henning
henning@mpia.de
Tel.: 06221 – 528 201
Dr. Klaus Jäger
jaeger@mpia.de
Tel.: 06221 – 528 379
Dr. Markus Pössel
poessel@mpia.de
Tel.: 06221 – 528 216
Weitere Informationen
Braune Zwerge haben eine Masse von unterhalb 75 Jupitermassen (Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems). Das bedeutet, dass ihre Masse weniger als ein Zehntel der Sonnenmasse beträgt. Mit einer Oberflächentemperatur von unter 300 bis 2500 °C sind sie viel kühler als die Sonne, an deren Oberfläche 5500°C herrschen.

Die Größe von Braunen Zwergen wird durch quantenmechanische Effekte bestimmt und beträgt etwa einen Jupiterradius, wenn sie ihr „Jugendalter“ hinter sich haben. Entgegen ihrer Bezeichnung erscheinen sie nicht wirklich braun, sondern leuchten eher rot oder magentafarben.

Eine Schlüsselrolle für die Erforschung der Entstehungsgeschichte könnte die Suche nach Doppel- und Mehrfachsystemen aus Braunen Zwergen sein und die genaue Charakterisierung solcher Systeme. Denn ähnlich wie bei Sternen sollten die Eigenschaften so genannter substellarer Mehrfachsysteme – also solcher Mehrfachsysteme, die aus Objekten mit Massen unterhalb der Sternmassen bestehen - eng an ihren Entstehungsprozess gebunden sein. Hier interessieren Kenngrößen wie z.B. die Häufigkeit oder die Abstands- und Massenverhältnisverteilung.

Es gibt Hinweise, dass sogar unter den allerkühlsten Braunen Zwergen, den so genannten T- und Y-Zwergen, Doppelsysteme gefunden wurden. Deren Entdeckung wird möglicherweise auf dieser Tagung veröffentlicht werden.

Dr. Klaus Jäger, Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de/homes/joergens/ringberg2012.html

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