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STERNE
Die Masse der lichtschwächsten Sterne
Redaktion
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21. März 2001

Wo liegt die Grenze zwischen Braunen Zwergen und normalen Sonnen? Ab wann ist ein Objekt ein Planet? Diese Fragen machen deutlich, dass unter den massearmen Objekten noch so manches unklar ist und auf neue, bessere Erklärungen wartet. Leider gehören die massearmen Sterne auch zu den lichtschwächsten Vertretern ihrer Art, was die Forschungen erheblich erschwert. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg sind trotzdem einen wichtigen Schritt weiter gekommen. 

LHS 1070
Die zwischen 1993 und 2000 beobachteten relativen Positionen der beiden Sterne in LHS 1070. In dieser Zeit haben sie etwa die Hälfte ihres gegenseitigen Umlaufs zurückgelegt. Bild: MPG/Max-Planck-Instuitut für Astronomie
Den Heidelberger Forschern gelang es unlängst, die Masse von zwei sehr massearmen und somit auch äußerst lichtschwachen Sternen zu bestimmen. Dies wird, so die Hoffnung, den Astronomen ermöglichen, ihre Modelle für Aufbau und Eigenschaften der schwächsten Sterne direkt zu überprüfen und damit auch die Grenze zwischen schwachen, sehr massearmen Sternen und den sogenannten "Braunen Zwergen" genauer zu ziehen. Braune Zwerge sind sternähnliche Himmelskörper, die nicht genug Masse haben, um die nuklearen Fusionsprozesse in ihrem Inneren zu zünden. Die Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass dazu mindestens rund sieben Prozent der Masse unserer Sonne nötig sind. Braune Zwerge sind somit ein Zwischending zwischen den echten Sternen und den Planeten.

Die schwachen, vergleichsweise kühlen Sterne stellen zahlenmäßig bei weitem die größte Gruppe unter den Sternen unseres Sternsystems, der Milchstraße, dar. Sie tragen auch den größten Anteil zu ihrer Masse bei. Ihre Atmosphären sind so kühl, dass sich in ihnen Moleküle und sogar Staubkörner bilden können. Diese - physikalisch gesehen - etwas unübersichtliche Lage führt zu großen Schwierigkeiten in ihrem Verständnis. Deshalb ist gerade bei den schwächsten Sternen die empirische Bestimmung einer so grundlegenden Eigenschaft wie der Masse besonders bedeutsam, bietet sie doch die Möglichkeit, die Richtigkeit der verwendeten Modelle zu überprüfen. Seit der Entdeckung der Braunen Zwerge vor fünf Jahren kommt dem auch grundsätzlichere Bedeutung zu: Nur richtige Modelle erlauben es, aufgrund der äußerlich beobachtbaren Eigenschaften zwischen Sternen und Braunen Zwergen zuverlässig zu unterscheiden.

Eine direkte Bestimmung der Masse von Sternen ist nur in Doppelsternsystemen möglich, wo sie sich mit Hilfe des 3. Keplerschen Gesetzes aus Abstand und Umlaufzeit berechnen lässt. Die masseärmsten Sterne haben aber eine so geringe Leuchtkraft, dass diese Untersuchungen nur möglich sind, wenn solche Sternpaare in der nächsten Sonnenumgebung gefunden werden. Massenbestimmungen für die schwächsten Sterne blieben deshalb Mangelware.

Astronomen des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es jetzt in Zusammenarbeit mit anderen deutschen und israelischen Kollegen gelungen, die beiden bisher geringsten Sternmassen empirisch zu bestimmen. Bei der Suche nach Doppelsternen unter sonnennahen Sternen stießen sie 1993 an der Grenze des Sternbilds Walfisch auf einen sehr lichtschwachen Stern mit der Katalognummer LHS 1070. Dieser wird seinerseits von einem engen Doppelstern mit noch deutlich lichtschwächeren Komponenten umkreist. An Teleskopen auf dem Calar Alto in Südspanien und auf La Silla in Chile verfolgten die Wissenschaftler den Bahnumlauf dieses Doppelsterns im Dreifachsystem. Mit der besonderen Technik der Speckle-Interferometrie konnten sie eine Genauigkeit der einzelnen Positionsmessungen von mehr als 1/200 Bogensekunde erreichen. Auf dem Mond würde dies einer Strecke von knapp 10 Metern entsprechen.

Als die Wissenschaftler im Jahr 2000 etwa den halben Bahnumlauf des Doppelsterns beobachtet hatten, konnten sie erstmals die Massen seiner beiden Komponenten bestimmen. Es ergaben sich für beide dieser äußerst lichtschwachen Sterne Werte von sieben bis acht Prozent der Sonnenmasse. Damit sind sie nur etwa 80 Mal so schwer wie der Planet Jupiter und gehören zu den masseärmsten Sternen überhaupt. Die verbleibende Unsicherheit der Massen rührt daher, dass die Entfernung dieses Sternsystems, die hier in die Bestimmung der Massenwerte eingeht, bisher nicht mit der heute möglichen Genauigkeit gemessen werden konnte. Deshalb ist es nicht völlig auszuschließen, dass es sich bei den beiden Komponenten des Doppelsterns doch noch um Braune Zwerge handelt. In jedem Fall aber werden diese Beobachtungen eine wichtige Prüfung der Modelle für die kleinsten Sterne liefern, insbesondere für den kritischsten Übergangsbereich zu den Braunen Zwergen hin.
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