Ein extrem kühles Pärchen Brauner Zwerge

Braune Zwerge sind “gescheiterte Sterne“: Sie sind nicht massereich genug, als dass in ihrem Inneren die Kernreaktionen starten könnten, die Sternen als Energiequelle dienen und sie leuchten lassen. Der neu entdeckte Braune Zwerg mit der Bezeichnung CFBDSIR 1458+10B ist die lichtschwächere Komponente in einem Doppelsystem zweier solcher Objekte, die in einer Entfernung von 75 Lichtjahren von der Erde [1] umeinander kreisen.

Mit dem X-Shooter-Spektrografen am Very Large Telescope (VLT) der ESO konnten Astronomen jetzt zeigen, dass das Doppelsystem als Ganzes selbst für Braune Zwerge vergleichsweise kühl ist. „Wir waren überrascht, als wir feststellten, dass dieses Objekt eine so geringe Temperatur besitzt. Zu diesem Zeitpunkt wussten wir freilich noch nicht, dass es sich um ein Doppelsystem handelt, bei dem eine Komponente noch kühler und damit noch interessanter ist“, erzählt Philippe Delorme vom Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier), einer der Autoren der Veröffentlichung, in der die Entdeckung beschrieben wird. CFBDSIR 1458+10 ist damit das kühlste Doppelsystem Brauner Zwerge, das die heutige Astronomie kennt.

Der lichtschwächere der beiden Braunen Zwerge hat eine Oberflächentemperatur von nur etwa 100°C, entsprechend der Siedetemperatur von Wasser. Damit ist er nur wenig wärmer als die Temperatur in einer Sauna [2]. “Bei so einer Temperatur erwartet man von einem Braunen Zwerg ganz andere Eigenschaften als von den bisher bekannten Vertretern dieser Gattung. Das Objekt dürfte einem großen Gasplaneten ähneln – es könnte in seiner Atmosphäre sogar Wolken aus Wasserdampf geben“, erläutert Michael Liu vom Institute for Astronomy der University of Hawaii, der Erstautor der Veröffentlichung. „Tatsächlich dürften viele der Gasriesen um sonnenähnliche Sterne, die wir mit der nächsten Generation von Großteleskopen fotografieren werden können, so ähnlich wie CFBDSIR 1458+10B aussehen.“

Um alle Geheimnisse dieses einzigartigen Objektes zu enthüllen, kamen drei verschiedene Teleskope zum Einsatz. Die Entdeckung, dass es sich bei CFBDSIR 1458+10 um ein Doppelsystem handelt, gelang mit dem Laserleitsternsystem (Laser Guide Star, LGS) Adaptiver Optik am Keck-Teleskop auf Hawaii [3]. Anschließend nutzten Liu und sein Team das Canada–France–Hawaii Telescope, das sich ebenfalls auf Hawaii befindet, um die Entfernung des Pärchens von der Erde mit einer Infrarotkamera zu bestimmen [4]. Das VLT der ESO wurde benötigt, um das Infrarotspektrum der Objekte zu bestimmen und so ihre Temperaturen zu messen.

Die Suche nach kühlen Objekten ist ein hochaktuelles Thema der Astronomie. Erst kürzlich hatte das Weltraumteleskop Spitzer zwei andere besonders lichtschwache Objekte aufgespürt, die ebenfalls als Kandidaten für den kühlsten bekannten Braunen Zwerg in Frage kommen. Allerdings konnte deren Temperatur bislang nicht so genau bestimmen wie die von CFBDSIR 1458+10B. Zukünftige Beobachtungen werden zeigen, welches der Objekte am kältesten ist. Auch Liu und seine Kollegen wollen CFBDSIR 1458+10B erneut beobachten, um seine Eigenschaften noch genauer bestimmen und die Umlaufbahn des Doppelsystems vermessen zu können. Nach ungefähr zehn Jahren regelmäßiger Beobachtungen sollten die Astronomen über genügend Daten verfügen, um die Masse der beiden Objekte bestimmen zu können.

Endnoten

[1] Der Name des Doppelsystems ist CFBDSIR 1458+10. Die Abkürzung CFBDSIR steht dabei für Canada-France Brown Dwarfs Survey InfraRed, eine Himmelsdurchmusterung nach Braunen Zwergen im Infraroten mit dem Canada-France Hawaii Teleskop. Die darauf folgenden Zahlen beschreiben die Position des jeweiligen Objekts am Himmel. Die beiden Komponenten des Doppelsystems tragen die Bezeichnungen CFBDSIR 1458+10A und CFBDSIR 1458+10B, wobei die zweite Komponente die lichtschwächere und kühlere ist. Die beiden Braunen Zwerge sind weniger als der dreifache Abstand Erde-Sonne voneinander entfernt und umlaufen einander einmal in etwa 30 Jahren.

[2] Zum Vergleich: Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt etwa 5500°C.

[3] Adaptive Optik eliminiert einen Großteil der durch die Erdatmosphäre verursachten Störungen, so dass sich die Schärfe des Bildes um einen Faktor 10 verbessern lässt. Damit war es möglich das enge Doppelsystem in seine Komponenten aufzulösen.

[4] Die Astronomen beobachteten die scheinbare Bewegung der beiden Braunen Zwerge gegenüber den weiter entfernt liegenden Sternen im Hintergrund, die durch die Bewegung der Erde um die Sonne verursacht wird. Diesen Effekt bezeichnet man als Parallaxe. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Entfernung der Braunen Zwerge bestimmen.

Zusatzinformationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von Liu et al. erscheinen in Kürze unter dem Titel “CFBDSIR J1458+1013B: A Very Cold (>T10) Brown Dwarf in a Binary System” in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.

Die beteiligten Wissenschaftler sind Michael C. Liu (Institute for Astronomy [IfA], University of Hawaii, USA), Philippe Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, France [IPAG]), Trent J. Dupuy (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Brendan P. Bowler (IfA), Loic Albert (Canada-France-Hawaii Telescope Corporation, Hawaii, USA), Etienne Artigau (Université de Montréal, Kanada), Celine Reylé (Observatoire de Besançon, Frankreich), Thierry Forveille (IPAG) und Xavier Delfosse (IPAG).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, sowie VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

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Weitere Informationen:
http://www.eso.org/public/germany/news/eso1110/
– Webversion der Pressemitteilung mit einem Foto des Doppelsystems und einem Video (auch in höher aufgelösten Versionen).
http://arxiv.org/abs/1103.0014
– Fachartikel
http://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/
– Fotos vom Very Large Telescope