Braune Zwerge: Ein neuer und sehr kalter Nachbar der Sonne

Bynaus

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Und was ist mit den Braunen Zwergen, die Lithium fusionieren!? Die armen Kerle brauchen bitte auch einen Spezialnamen!? Denn schliesslich ist nicht einzusehen, warum das Deuteriumbrennen stärker gewichtet werden sollte als das Lithiumbrennen... Ist Deuterium wichtiger als Lithium? Vielleicht sollten wir diese dann "super brown dwarfs" nennen, vielleicht? :)

Es ist ganz einfach:

Braune Zwerge sind Objekte, die wie Sterne entstanden sind, aber keine permanente Fusion betreiben können. Punkt.
Planeten sind Objekte, die in der Akkretionsscheibe von Sternen (durch Akkretion) entstanden sind (und massiv genug, etc etc. -> IAU). Punkt.

In Abhänigigkeit der jeweiligen Masse kann es sowohl auf einigen Planeten als auch auf einigen Braunen Zwergen zur Fusion von Deuterium kommen. Diese spezielle Eigenschaft ändert nichts daran, dass diese Objekte Braune Zwerge bzw. Planeten sind, genausowenig wie, sagen wir, die Anwesenheit eines Ozeans auf Europa diesen Mond zu einem Planeten macht. Einige Planeten können nach einem Rauswurf aus ihrem Heimsystem im interstellaren Raum treiben, und ja, es wäre nicht ganz einfach, sie von den allerkleinsten Braunen Zwergen zu unterscheiden, aber das ist nicht besonders tragisch. Im Zweifelsfall hilft hier Statistik: Braune Zwerge sollten am alleruntersten Massenzipfel ihrer Häufigkeitsverteilung immer seltener werden, für Planeten am allerobersten Massenzipfel gilt das gleiche - das heisst, irgendwo "kehrt" sich das Verhältnis, und an dieser Stelle wird es ein Minimum in der Häufigkeit aller Objekte geben. Je mehr solche massenarmen Objekte wir im interstellaren Raum finden, desto klarer wird werden, wo dieses Minimum genau liegt. Sagen wir, es liegt bei 3 Jupitermassen. Dann könnten wir sagen, wenn ein Objekt im Interstellaren Raum mehr als 3 Jupitermassen hat, ist es wahrscheinlich ein Brauner Zwerg, darunter ist es wahrscheinlich ein entlaufener Planet. Aber davon sind wir weit entfernt: Gerade weil die Objekte keine Kernfusion betreiben, und gerade wenn sie nicht einer Sternbildungszone (mit definiertem Alter) zugeordnet werden können, ist es sehr schwierig bis unmöglich, ihre absolute Leuchtkraft in eine Masse zu übersetzen (man muss mindestens zwei dieser drei Eigenschaften kennen, um die Dritte zu bestimmen: Masse, absolute Leuchtkraft, Alter). Nur schon daran scheitert der Ansatz der Klassifizierung allein über die Masse. Das heisst, wir hätten bald unzählige Objekte, die wir keiner Kategorie zuordnen können, weil wir ihre Masse nicht genau genug kennen können (weil die vermeintlich genaue Grenze von 13 Jupitermassen irgendwo im Unsicherheitsbereich drin liegt), von denen wir aber sehr gut wissen, dass die meisten (rein statistisch) wie Sterne entstanden sein müssen. Das macht schlicht keinen Sinn.
 

Kibo

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Braune Zwerge sind Objekte, die wie Sterne entstanden sind, aber keine permanente Fusion betreiben können. Punkt.

Ich will ja jetzt nicht pedantisch sein, doch das trifft auch auf viele schwarze Löcher zu, je nachdem was man so als permanent bezeichnet :D. Ansonsten deckt sich das mit meiner Definition aus #17.
 
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Bynaus

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Ich will ja jetzt nicht pedantisch sein, doch das trifft auch auf viele schwarze Löcher zu, je nachdem was man so als permanent bezeichnet

Ach was, Pedanterie ist doch das Hauptthema dieser Diskussion! :D

Okay - dann sagen wir einfach, Braune Zwerge sind Objekte, die wie Sterne entstanden sind, aber zu wenig Masse haben, um Kernfusion auf der Hauptreihe der Sternentwicklung zu betreiben.
 

Kosmo

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wäre ein hypothetischer Felsplanet mit 14 Jupitermassen (Gestein und Eisen) ein Brauner Zwerg? Oder auch: ist ein sehr massearmer Weisser Zwergstern, mit, sagen wir, 20 Jupitermassen, ein Brauner Zwerg?
Nein und nein: denn ein Felsplanet kann nur in einer Akkretionsscheibe entstanden sein und der Ursprung eines weißen Zwergs ist eine Wolke. Ein Gasball mit 3 Mjup oder auch ein Gasball mit 15 Mjup kann aber sowohl in einer Akkretionsscheibe wie einer Wolke entstanden sein.

"Es gibt, in aufsteigender Masse geordnet, Zwergplaneten, Felsplaneten, Supererden, Neptune (Eisriesen), Gasriesen, und dann, die allergrössten Planeten, die nennen wir Braune.... Zwerge!". Quatsch. :) Sinnvoller wäre "Super-Gasriesen" oder sowas.
Das kann man allerdings auch etwas spannender für die Kids ausdrücken und nicht so, dass es lächerlich klingt: "Und die aaaaaaaallergrößten Exoplaneten, liebe Kinder, sind soooooo groß, dass sie gar keine Planeten mehr sind, sondern sogar sternartige Objekte. Man spricht hier von sogenannten Braunen Zwergen, weil sie die kleinsten ihrer Art sind."

Aber: wenn es wirklich zu einem Konsens hier im Forum reichen würde (den wir dann natürlich der IAU schicken :cool:), bin ich gerne bereit eine neue Objektklasse für die größten unter den Exoplaneten einzuführen, so wie es Kibo und SFF-TWRiker vorschlagen.
 

Bynaus

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Nein und nein: denn ein Felsplanet kann nur in einer Akkretionsscheibe entstanden sein und der Ursprung eines weißen Zwergs ist eine Wolke.

Aber ich dachte, die Masse wäre - nach dir - das alleinige Kriterium, das bestimmt, ob etwas ein Brauner Zwerg ist oder nicht? Die Masse passt ja in diesen zwei Fällen.

Ein Gasball mit 3 Mjup oder auch ein Gasball mit 15 Mjup kann aber sowohl in einer Akkretionsscheibe wie einer Wolke entstanden sein.

Ja. Aber die allermeisten Gasbälle mit 15 Mjup (oder realistischer: mit 15+-5 Mjup) im interstellaren Raum sind wohl wie Sterne entstanden. Am unteren Ende wirds diffus, aber da werden wir mit der Zeit auch mehr darüber lernen und können dann die Kategorien entsprechend anpassen.

Und die aaaaaaaallergrößten Exoplaneten, liebe Kinder, sind soooooo groß, dass sie gar keine Planeten mehr sind, sondern sogar sternartige Objekte. Man spricht hier von sogenannten Braunen Zwergen, weil sie die kleinsten ihrer Art sind

:) :cool: Ich bin froh, dass wir uns einig werden konnten.

Aber: wenn es wirklich zu einem Konsens hier im Forum reichen würde (den wir dann natürlich der IAU schicken ), bin ich gerne bereit eine neue Objektklasse für die größten unter den Exoplaneten einzuführen, so wie es Kibo und SFF-TWRiker vorschlagen.

Naja, wenn schon, dann braucht es eine neue Objekt-Unterklasse für die allerkleinsten Braunen Zwerge. Eben Sub-Brauner Zwerg (wie von der IAU Working Group übrigens auch vorgeschlagen), oder vielleicht wirklich den "Planemo". Man könnte sie z.B. einfach "Braune Zwerge/Planemos" oder "Braune Zwerge mit planetarer Masse" oder auch "Braune Zwerge ohne Deuteriumfusion" nennen. Die allergrössten Planeten hingegen bleiben - dynamisch und entwicklungsgeschichtlich - Planeten, selbst wenn sie einen Teil ihres Deuteriums verbrennen. Es gibt eine Menge Prozesse, die in Planeten erst aber einer gewissen Grösse auftreten: z.B. bildet die Erde Perovskit in ihrem Mantel, der Mars aber nicht (der Druck ist zu klein). Saturn und Jupiter bilden metallischen Wasserstoff, Uranus und Neptun aber nicht. Diese Zustandsänderungen bedeuten aber nicht, dass einige von ihnen deshalb plötzlich keine Planeten mehr wären. Die gehören vielleicht zu einer weiteren Unterklasse von Planeten, aber es sind und bleiben Planeten. Genauso müsste das auch gelten, wenn Planeten über die 13 Mjup Grenze hinauswachsen.

BTW: Ein Problem des Deuterium-Brennlimits ist ja, dass es nicht instantan ist, sondern dass es einen Übergang gibt, und dass dieser Übergang von einer Reihe von Faktoren abhängt, u.a. der Metallizität. Objekte mit 11 Mjup (und solarer Metallizität) verbrennen 10% ihres Deuteriums, bei 13 Mjup sind es 50%, bei 16 Mjup sind es 90%. Siehe: http://arxiv.org/abs/1008.5150
 

Kosmo

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Aber ich dachte, die Masse wäre - nach dir - das alleinige Kriterium, das bestimmt, ob etwas ein Brauner Zwerg ist oder nicht? Die Masse passt ja in diesen zwei Fällen.
Das hast du falsch verstanden, es geht um Deuteriumverbrenner, die sowohl in Akkretionsscheiben wie Gaswolken entstehen können. Hier habe ich die häufig verwendete Grenze von 13 Mjup (BZ-Definition) übernommen. Sollte sich zeigen, dass eine andere Grenze sinnvoll ist, kann diese gerne angepasst werden. Ich will ja nicht pedantisch sein. ;)

Naja, wenn schon, dann braucht es eine neue Objekt-Unterklasse für die allerkleinsten Braunen Zwerge. Eben Sub-Brauner Zwerg (wie von der IAU Working Group übrigens auch vorgeschlagen), oder vielleicht wirklich den "Planemo". Man könnte sie z.B. einfach "Braune Zwerge/Planemos" oder "Braune Zwerge mit planetarer Masse" oder auch "Braune Zwerge ohne Deuteriumfusion" nennen.
Na, dass wir Objekte planetarer Masse, also Planemos, und BZ differenzieren müssen, brauchst du ja jetzt hier nich noch mal sagen, das ist doch die Grundlage des Ganzen.

Die allergrössten Planeten hingegen bleiben - dynamisch und entwicklungsgeschichtlich - Planeten, selbst wenn sie einen Teil ihres Deuteriums verbrennen.
An der Stelle habe ich ja schon gesagt, dass wir für einen Konsens eine neue Klasse einführen sollten. Der Vorschlag substellarer Exoplanet gefiele mir ganz gut. Aber auch planetarer BZ. :)
 

Bynaus

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ralfkannenberg schrieb:
nur als ergänzung: gemäss dem hier müsste ein "ultraleichter" Weisser Zwerg eine Mindestmasse von >~60 Jupitermassen aufweisen.

Hallo Ralf - wo liest du das? Meinst du das hier?

At the high end of their mass range (60–90 Jupiter masses), the volume of a brown dwarf is governed primarily by electron-degeneracy pressure,[13] as it is in white dwarfs;

Das heisst nicht, dass Weisse Zwerge mindesten 60 Mjup haben müssen. Ab 60 Mjup ist die Struktur des BZ vom Elektronen-Degenerationsdruck dominiert, wie in Weissen Zwergen.

Die leichtesten bekannten Weissen Zwerge haben etwa eine Jupitermasse: http://news.sciencemag.org/2011/08/scienceshot-diamond-planet-orbits-pulsar?ref=hp
Solche Objekte gibt es also durchaus!

Kosmo schrieb:
Das hast du falsch verstanden, es geht um Deuteriumverbrenner

Das Deuterium ist irgendwann verbraucht. Ist das Objekt am Ende des Deuteriumbrennens immer noch ein Brauner Zwerg oder wird es dann zum Planemo?

Sollte sich zeigen, dass eine andere Grenze sinnvoll ist, kann diese gerne angepasst werden.

Es geht nicht zwingend um die Zahl von "13 Mjup", sondern darum, dass es einen Übergang gibt, über den ein immer grösserer Anteil des Deuteriums verbrennt wird. Zudem hängt dieser Übergang von anderen Faktoren ab, die sich nicht so einfach bestimmen lassen. Zudem kommt, wie gesagt, die Unsicherheit der Massebestimmung. Es ist einfach im praktischen Alltag kein gutes Unterscheidungskriterium.

dass wir für einen Konsens eine neue Klasse einführen sollten

Wie gesagt: so lange diese neue Klasse eine Unterklasse von Planeten ist, ist das okay. Nur weil Objekte gewisse Eigenschaften annehmen, die man auch in gewissen Sternen sieht, hören sie deswegen nicht plötzlich auf, Planeten zu sein.
 

Kosmo

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Das Deuterium ist irgendwann verbraucht. Ist das Objekt am Ende des Deuteriumbrennens immer noch ein Brauner Zwerg oder wird es dann zum Planemo?
Darüber bin ich mir im Klaren, genau so wie jeder Autor, der bislang die Grenzen von 13 Mjup und 75 Mjup zur Definition von BZ verwendet hat: ja, auch ein ausgebrannter BZ bleibt ein BZ.

Was schlägst du für eine Grenze vor? Bzw. wie stellst du dir einen einen Übergang vor? Wann sollte man ein freifliegendes Objekt als BZ und wann als Planemo bezeichnen? Es ist in meinen Augen auch durchaus möglich, dass man für eine wirklich sinnvolle Abgrenzung weitere Forschungsarbeiten abwarten muss.

Das mal nur nebenbei: es ist in meinen Augen überhaupt nicht sinnlos ein Objekt als Objekt planetarer Masse (Planemo) zu bezeichnen, auch wenn es wie ein Stern entstanden ist. Denn die Bezeichnung widerspricht dem ja gar nicht!
Und letztendlich (das ist ja einer der Grundgedanken) ist es bei nahezu jedem dieser Objekte auch nicht ausgeschlossen, dass es sich um einen freifliegenden ehemaligen Planet handelt.
 

Bynaus

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Wann sollte man ein freifliegendes Objekt als BZ und wann als Planemo bezeichnen?

Man sollte es immer als Braunen Zwerg bezeichnen. Wenn der Bereich der Massenunsicherheit unter 13 Mjup taucht, kann man sagen, dass dieser Braune Zwerg vielleicht nicht einmal genügend Masse hat, um die Mehrheit seines Deuteriums zu verbrennen, und dass für solche Objekte auf die Bezeichnung "Sub-Brauner Zwerg" (bzw. eine entsprechend Unterklasse) vorgeschlagen wurde. Wenn der Bereich der Massenunsicherheit gar unter ca. 3 Mjup* taucht, kann man allenfalls auch die Möglichkeit erwähnen, dass es sich um einen entlaufenen Planeten handelt.

*Diese Grenze muss wohl noch konkretisiert werden - ich hab jetzt mal irgendwas genannt, was einigermassen pluasibel erscheint.

Das mal nur nebenbei: es ist in meinen Augen überhaupt nicht sinnlos ein Objekt als Objekt planetarer Masse (Planemo) zu bezeichnen, auch wenn es wie ein Stern entstanden ist. Denn die Bezeichnung widerspricht dem ja gar nicht!

Absolut - ich rede auch nicht von Planemo, wenn ich sinnlos sage - ich rede ausschliesslich von der Deuteriumbrenngrenze. Wie oben erwähnt, ist das ein einigermassen neutraler Begriff, der für alles stehen kann, was zwischen ~0.05 Erdmassen und einigen Jupitermassen hat. Auch die Erde ist ein Planemo. Einige Planemos sind Braune Zwerge, andere sind Planeten! :)
 

ralfkannenberg

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Hallo Ralf - wo liest du das?
Hallo Bynaus,

habe ich den Link falsch gesetzt ? - Ich habe ihn extra noch unterstrichen, damit er sich von meinem Beitragstext hervorhebt.

Meinst du das hier?
Genau das steht in dem von mir genannten Link.

Das heisst nicht, dass Weisse Zwerge mindesten 60 Mjup haben müssen. Ab 60 Mjup ist die Struktur des BZ vom Elektronen-Degenerationsdruck dominiert, wie in Weissen Zwergen.

Die leichtesten bekannten Weissen Zwerge haben etwa eine Jupitermasse: http://news.sciencemag.org/2011/08/scienceshot-diamond-planet-orbits-pulsar?ref=hp
Solche Objekte gibt es also durchaus!
Ich hatte das damals mit dem Diamant-Planeten auch gelesen, aber ich hatte gemeint, die würden sich dann wieder "arten", also wieder den entarteten Zustand verlassen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

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habe ich den Link falsch gesetzt ?

Nein, ich meinte, wo innerhalb des Links. Aber ich habs ja dann gefunden.

Ich hatte das damals mit dem Diamant-Planeten auch gelesen, aber ich hatte gemeint, die würden sich dann wieder "arten", also wieder den entarteten Zustand verlassen.

Genau, das tut er auch. Aber deshalb ist es immer noch ein Weisser Zwerg. Einfach ein gearteter. :)
 

ralfkannenberg

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Genau, das tut er auch. Aber deshalb ist es immer noch ein Weisser Zwerg. Einfach ein gearteter. :)
Hallo Bynaus,

jetzt bin ich aber irgendwie überhaupt nicht glücklich: ich verstehe ja, dass man bei der Klassifizierung der Himmelskörper nicht primär ihre physikalische Zusammensetzung - also in diesem Falle "normale" Materie oder "entartete" Materie berücksichtigt, sondern eben auch ihre "Historie", also letztlich ihre "astronomische" Beschaffenheit berücksichtigt.

Nun ist es aber so, dass diese Weissen Zwerge ihren Namen deswegen erhalten haben, weil man diese Objekte aufgrund ihrer eher geringen scheinbaren Helligkeit (in Sonnennähe bis 5 pc macht man da ja auch nicht allzuviel falsch) am kühleren Ende der Hauptreihe erwartet hatte, also im roten M-Bereich, und dann quasi aus allen Wolken fiel, als die farblich am anderen Ende der Hauptreihe standen. Deswegen haben die ja den Namen "Weisser Zwerg" erhalten - weiss wegen ihrer Farbe und Zwerg wegen ihrer geringen Helligkeit, aus der man auf den Durchmesser schliessen konnte.

Jedoch dürfte der Diamantplanet alles andere als weiss sein - schon bei diesem kürzlich entdeckten System dreier entarteter Sterne PSR J0337+1715 ist der masseärmste, ein Helium-Weisser Zwerg, recht rötlich. Konnte man über die Farbe ja noch hinweg sehen, weil diese Himmelskörper wenigstens entartet waren, so ist dieser Diamantplanet auch das nicht mehr - er war es allenfalls mal.

Ich finde die Bezeichnung "Weisser Zwerg" für so einen Himmelskörper nun also wirklich sehr verwirrend.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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Bynaus

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Ob etwas ein Weisser Zwerg ist, hängt - wie auch beim Braunen Zwerg - von seiner Geschichte und Entwicklung ab. Ein Weisser Zwerg ist einfach eine Sternleiche - der exponierte Kern eines einst grösseren Hauptreihensterns. Alle Weissen Zwege werden, in Abhängigkeit von ihrer Masse, zuerst "blau", dann "weiss", dann "gelb", "orange" und schliesslich "rot" werden - bevor sie dann in ein paar Zigilliarden Jahren zu "Schwarzen Zwergen" werden. Die Farbe ist also nicht entscheidend. Daran ändert sich nichts, wenn der Weisse Zwerg durch sekundäre Effekte - z.B. Massenverlust an einen Begleiter plötzlich von entarteter zu normaler Materie zurückwechselt. Aber ich stimme dir auch zu, dass das eine extreme Situation ist. Ein extremer Seitenast der normalen Entwicklung von Weissen Zwergen. Ein Diamantplanet, so massiv wie Jupiter - wenns keine echte Beobachtung wäre, würde man meinen, das käme direkt aus Doctor Who oder so... :)
 

Bynaus

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Wie gewonnen, so zerronnen

Das ist nicht der gleiche Diamantplanet. :) Das eine ist eine Super-Erde (55 Cancri) mit ca. 8 Erdmassen, von der jemand mal behauptet hat, sie könnte vielleicht aus Diamant bestehen, weil der Mutterstern kohlenstoffreich sei. Das andere ist ein C/O-Typ Weisser Zwerg mit sehr geringer Masse (ca. 1 Jupitermasse = 318 Erdmassen).
 

SFF-TWRiker

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Das ist nicht der gleiche Diamantplanet. :) Das eine ist eine Super-Erde (55 Cancri) mit ca. 8 Erdmassen, von der jemand mal behauptet hat, sie könnte vielleicht aus Diamant bestehen, weil der Mutterstern kohlenstoffreich sei. Das andere ist ein C/O-Typ Weisser Zwerg mit sehr geringer Masse (ca. 1 Jupitermasse = 318 Erdmassen).

Das ist er wohl:
http://de.wikipedia.org/wiki/PSR_J1719-1438b
4000Lj entfernt im Sternbild Schlange, Durchmesser 60.000km, Sonnenabstand 600.000km, Orbit: 2h10'37", Dichte>/= 23g/cm³, Kern aus kristallinem C/O.
 
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