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VLT
Astronomen wiegen Braunen Zwerg
von Stefan Deiters
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17. Juni 2004

Vier Jahre hat es gedauert, doch jetzt konnte dank der Zusammenarbeit einer ganzen Reihe von Teleskopen erstmals die Masse eines Braunen Zwerges direkt bestimmt werden. Durch detaillierte Beobachtungen gelang es, den Orbit der Partner eines Doppelsternsystems zu bestimmen und daraus die Masse der beiden Sterne abzuleiten.

2MASSW J0746425+2000321

Der Orbit von 2MASSW J0746425+2000321, verfolgt von verschiedenen Teleskopen. Bild: ESO [Großansicht]

Braune Zwerge und sehr massearme Sterne sind alles andere als selten: Viele Hunderte dieser Objekte sind den Astronomen bekannt und trotzdem weiß man über einige fundamentale Eigenschaften wie Masse und Temperatur dieser Sterne relativ wenig. Dabei sind gerade diese massearmen Sonnen für das Verständnis der Sternentstehung und -entwicklung von nicht unerheblicher Bedeutung, stellen sie doch in gewisser Weise den Übergang von massereichen Planeten wie etwa Jupiter zu richtigen Sternen dar. Hauptproblem beim Studium dieser massearmen Objekte ist, dass man - im Gegensatz zu den massereicheren Sternen wie etwa unsere Sonne  - keine eindeutige Beziehung zwischen ihrer Leuchtkraft und ihrer Masse herstellen kann. So hängen Oberflächentemperatur und Leuchtkraft bei den so genannten "sehr kühlen Zwergsternen" sowohl von ihrem Alter als auch von ihrer Masse ab.

Von daher ist die unabhängige Bestimmung der Masse eines solchen sehr massearmen Sterns für die Theoretiker ein wichtiges Anliegen. Und dies gelingt am besten in einem Doppelsternsystem: Vier Jahre lang hat deswegen ein internationales Team von Astronomen die leistungsfähigsten Teleskope der Welt benutzt, um ein Sternsystem mit dem recht unhandlichen Namen 2MASSW J0746425+2000321 in einer Entfernung von 40 Lichtjahren zu beobachten. Sie verfolgten die Bewegung dieser beiden Sterne am Himmel, was sich allerdings leichter anhört als es ist - um dies zu schaffen, muss man eine Auflösung von 0,13 bis 0,22 Bogensekunden erreichen, was in etwa der Größe einer 1-Euro-Münze in 25 Kilometern Entfernung entspricht.

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Von der Erde aus ist dies in der Regel unmöglich, da die Unruhe in der Erdatmosphäre so hohe Auflösungen verhindert. Allerdings verfügen moderne Großteleskope wie das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile über eine so genannte Adaptive Optik, die es erlaubt die Unruhe der Luft quasi herauszufiltern. Die Qualität der Bilder kann sich dadurch durchaus mit denen von Weltraumteleskopen messen. So gelang es den Astronomen, den Orbit der Sterne über einen Zeitraum von vier Jahren zu verfolgen: Sie errechneten aus den Beobachtungen, dass die Sterne für einen Umlauf umeinander zehn Jahre benötigen, allerdings nur 2,5 Astronomische Einheiten voneinander entfernt sind, also die 2,5-fache Entfernung der Erde von der Sonne. Daraus ließ sich die Gesamtmasse des Systems ableiten, die weniger als 15 Prozent der Sonnenmasse betragen muss. 

Zudem fanden die Astronomen heraus, dass die beiden Sterne in etwa die gleiche Oberflächentemperatur haben: rund 1.500 Grad Celsius. Für einen Stern ist dies in der Tat extrem kühl, unsere Sonne ist an der Oberfläche mehr als drei Mal heißer. Sie errechneten zudem, dass die Sterne mit 500 bis 1.000 Millionen Jahren recht jung sein müssen und der massereichere Partner eine Masse von 7,5 bis 9,5 Prozent der Sonnenmasse hat, während der zweite Stern fünf bis sieben Prozent der Sonnenmasse aufweist. Damit handelt es sich bei dem masseärmeren Stern um einen Braunen Zwerg, also um einen Stern, der nicht über genügend Masse verfügt, um sein nukleares Feuer zu zünden.

Das System 2MASSW J0746425+2000321 besteht also aus einem Braunen Zwerg, der einen sehr kühlen Zwergstern umkreist und ist damit ein extrem wertvolles Objekt für das Studium dieser massearmen Übergangsphase zwischen Planeten und Sternen. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass zukünftige Beobachtungen weitere wichtige Informationen liefern werden.

Links im WWW
ESO, Europäische Südsternwarte
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