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BRAUNE ZWERGE
Staubscheiben sind eine Frage des Alters
von
Hans Zekl
für
astronews.com
5. August 2002
Erstmals konnten europäische Astronomen von der Erde aus Beobachtungen von
Braunen Zwergen im mittleren Infrarot-Bereich durchführen. Ziel war es,
mehr über den Entstehungsprozess dieser "verhinderten Sonnen" zu erfahren,
die nicht genügend Masse besitzen, um die nuklearen Fusionsprozesse im
Inneren zu starten. Die Daten deuten nun darauf hin, dass die Entstehung
Brauner Zwerge tatsächlich der von "richtigen" Sternen ähnelt.
Der Braune Zwerg LP 944-20. Foto: ESO / STScI Digital Sky
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Schon 1963 wurde aus theoretischen Überlegungen, die Existenz kleiner,
massearmer Objekte vorhergesagt, die die Lücke füllen sollten, die man
zwischen Sternen und Planeten beobachtete. Während Sterne den
Massenbereich zwischen rund einem zwanzigstel und hundert Sonnenmassen
mehr oder minder gleichmäßig füllen, besitzen Planeten weniger als ein
tausendstel der Masse unseres Zentralgestirns. Erst 1995 wurde dann der
erste Braune Zwerg entdeckt. Das lag hauptsächlich an ihrer geringen
Helligkeit: Selbst die nächsten Braunen Zwerge leuchten so schwach, dass
sie nur mit relativ großen Teleskopen beobachtet werden können. Außerdem
sind sie ziemlich kühle Himmelkörper, die vorwiegend im infraroten Bereich
des Lichtes strahlen.
Nach und nach wurden immer mehr Braune Zwerge entdeckt. Zum gegenwärtigen
Zeitpunkt gibt es mehrere hundert Kandidaten. Trotz ihrer rasch wachsenden
Anzahl, ist den Forschern noch immer nicht klar, wie genau diese
"verhinderten Sonnen" entstehen: ähnlich wie Planeten oder mehr wie
Sterne. Neben der klassischen Variante der Sternentstehung aus einer
interstellaren Wolke, wird auch ein Modell diskutiert, bei dem die jungen
Sterne in einem Mehrfachsystem von ihren massereicheren Brüdern aus ihrem
"Nest" heraus geworfen werden und dabei ihre umgebende Akkretionsscheibe
verlieren. So können sie nicht mehr weiter wachsen und enden als Brauner
Zwerg.
Nun hat ein achtköpfiges Team vom astrophysikalischen Institut der
Universität Jena, dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und
der Thüringer Landessternwarte Tautenburg acht Braune-Zwerg-Kandidaten mit
dem 3,6m-Teleskop an der europäischen Südsternwarte im chilenischen La
Silla im mittleren Infrarotbereich beobachtet. Aus Messungen an jungen
Sternen weiß man, dass sich in diesem Bereich des elektromagnetischen
Spektrum ein Strahlungsüberschuss zeigt, der durch die thermische
Strahlung warmen Staubs in den Akkretionsscheiben entsteht.
"Erfreulicher weise", sagte der Teamleiter Daniel Apai, "konnten wir die
Strahlung von zwei Objekten dank des Thermal Infrared Multimode
Instruments (TIMMI2) messen. Dies sind die ersten Beobachtungen dieser
Art mit Bodeninstrumenten. Obwohl wir nur Obergrenzen für die Strahlung
der anderen festlegen konnten, sind die Ergebnisse für das Verständnis der
Bildung und Entwicklung Brauner Zwerge sehr wichtig."
Eines der Objekte mit dem unprosaischen Namen "Cha HA 2" liegt in dem
südlichen Sternbild Chamäleon in einem 500 Lichtjahre entfernten Gebiet,
in dem neue Sterne entstehen, und ist etwa 2 bis 4,5 Millionen Jahre alt.
Es wurde schon früher mit dem Infrarotsatelliten ISO beobachtet, wobei
sich Hinweise auf eine Staubscheibe um das Objekt zeigten. Die neuen
Messungen zeigen nun, dass der Braune Zwerg tatsächlich von einer relativ
dichten und flachen Scheibe umgeben ist, die aber im Gegensatz zu den
gängigen Modellen eine kühle Außenhülle besitzt.
Das zweite gemessene Objekt - LP 944-20 - steht in nur 15 Lichtjahren
Entfernung im Sternbild Chemischer Ofen (Fornax). Es ist wesentlich älter,
etwa 500 - 650 Millionen Jahre, und gehört keinem Sternhaufen an. Hier
zeigen die Beobachtungen, dass dieser Braune Zwerg keine ihn umgebenden
Scheibe besitzt. Die Strahlung kommt vom "Stern" selbst.
Daniel Apai erklärte dazu: "Das alles passt sehr hübsch in das
gegenwärtige Bild der Evolution Brauner Zwerge. Sie werden wie Sterne
durch die Kontraktion in einer interstellaren Wolke aus Gas und Staub
geboren. Mindestens einige erhalten bei diesem Prozess eine sie umgebenden
Scheibe. Aber nach einiger Zeit löst sich die Scheibe wieder auf. Deshalb
finden wir sie nur bei relativ jungen Braunen Zwergen aber nicht bei den
älteren." In einem nächsten Schritt sollen die äußeren Bereiche solcher
Scheiben untersucht werden. Außerdem hofft man auch schwächere Objekte
untersuchen zu können.
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