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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.

LP 944-20

Der Braune Zwerg LP 944-20. Foto: ESO / STScI Digital Sky Survey

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.

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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.

Links im WWW
Europäische Südsternwarte
siehe auch
Orion-Nebel: Staubscheiben um Braune Zwerge entdeckt - 11. Juni 2001
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