Braune Zwerge: Zwei neue Nachbarn der Sonne

[astronews.com Redaktion]

Astronomen des Leibniz-Instituts für Astrophysik (AIP) haben mit Hilfe von Beobachtungen des Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) zwei bislang unbekannte Braune Zwerge in relativer Nachbarschaft der Sonne entdeckt. Die äußerst kühlen Objekte sind nur 15 bzw. 18 Lichtjahre entfernt. Doch es könnte sogar noch näher gelegene Braune Zwerge geben. (14. Juli 2011)

Weiterlesen...

 

[Kosmo]

Hmm, 15 LJ.

Bei 1,5 wäre hier mehr los.

 

[prim_ass]

Hmm, 15 LJ.

Bei 1,5 wäre hier mehr los.

Sehe ich auch so. Wenn man bedenkt, dass in nur 4 Lj der nächste Stern liegt, dann möchte ich doch schon annehmen, dass der nächste Braune Zwerg nur wenige Lichtmonate von uns entfernt ist, oder gar nur wenige Lichtwochen. Das wäre deswegen spannend, da dann eine gravitative Bindung zu unserer Sonne wahrscheinlich wäre - je nach Masse des Braunen Zwergs - und unser Sonnensystem dann ein anderes wäre, als wir heute denken.

 

[sirius3100]

Soweit ich weiß ist ausgeschlossen dass ein brauner Zwerg näher als 1,8Lj von uns entfernt ist. Für rote Zwerge verschiebt sich diese Grenze auf 2,0Lj.

Auch wenn es doppelt soviele braune Zwerge wie Sterne gibt, würde das dadurch dass der Rauminhalt halt kubisch mit dem Abstand wächst bedeuten dass der nächste braune Zwerg (statistisch gesehen) ca 3Lj entfernt von uns liegt. Und da ist noch nicht mal berücksichtigt dass braune Zwerge oft in Sternsystemen sind.

 

[Stevie]

Hm,nicht näher als 1,8 ly ? Woher stammt diese Info? Wo kann man das nachlesen, hast du einen link?

 

[sirius3100]

Hab eben mal etwas gegoogelt und hab meine Quelle wieder gefunden wo ich das wohl her hab:
http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/04/planet-x-ist-weit-weg.php

Genau genommen steht da aber nur:

Hätte ein unbekannter Planet eine Masse wie der Jupiter, dann müsste er sich weit in der Oortschen Wolke befinden und müsste auf jeden Fall 13500 astronomische Einheiten entfernt sein. Handelt es sich gar um einen braunen Zwerg (ein Mittelding zwischen Planet und Stern), dann dürfte der sich nur außerhalb der Oortschen Wolke befinden, bei einem Abstand von 1.8 Lichtjahren. Ein hypothetischer Begleitsstern der Sonne müsste sich ebenfalls mindestens 2 Lichtjahre entfernt befinden, um bisher unbemerkt geblieben zu sein.

Das "dürfte" schwächt die Aussage natürlich ab. Keine Ahnung ob´s dazu auch irgendwo ein Paper gibt (wenn ja: würde mich auch interessieren).

 

[CAP]

Darf ich mal zwei Fragen einwerfen, die nicht direkt mit dem Topic zusammen hängen?
Die Sonne bewegt sich ja auf und ab durch die Ebene der Milchstraße.Ist das einem bestimmten Stern zu verdanken, mit dem die Sonne ein System bildet(beide umkreisen sich in seeeeeeeeeehr großen Orbits) oder wie funktioniert das?
Zweite Frage:
Ein Grund für die Annahme der DM ist doch, dass sich die Milchstraße oder andere Spiralgalaxien in ihren Aussenbereichen zu schnell drehen, oder so ähnlich, dort also mehr Masse sein müsste, als wir sehen, was dann mit der DM erklärt wird(was mir auch nicht ganz aufleuchtet)
Was spricht dagegen, dass dort einfach "nur" jede Menge braune/rote Zwerge sind, oder sogar schwarze Löcher, die man ja auch nur schwer sehen könnte.Oder auch nur Staub/Gas..Gibt doch sogenannte Dunkelwolken.
Wenn sich jemand erbarmen würde mir das näher zu bringen, wäre ich sehr erfreut.
Grüße
CAP

 

[Kosmo]

Moin Cap. Da dir ja noch keiner von den Experten geantwortet hat, zitiere ich mal einen Wikiartikel. Es ist der Artikel zur Primordialen Nukleosynthese, also der Theorie, die die Entstehung der ersten Atome beschreibt, und mit deren Hilfe bereits die kosmische Hintergrundstrahlung richtig vorausgesagt wurde.

Die primordiale Nukleosynthese ist heute eines der wichtigsten Standbeine des Standardmodells der Kosmologie. Im Rahmen dieser Theorie wurde erstmals auch die kosmische Hintergrundstrahlung vorhergesagt. Sie wird ferner als wichtiges Indiz für die Existenz nicht-baryonischer dunkler Materie gewertet. Zum einen limitiert die primordiale Nukleosynthese die Menge der Baryonen im Universum durch ihr Verhältnis zu den Photonen. Zum anderen macht es die gleichmäßige Verteilung der Baryonen während der primordialen Nukleosynthese wahrscheinlich, dass Dichteschwankungen eines nur schwach wechselwirkenden schweren Elementarteilchens die heute beobachtete körnige Struktur des Universums ausprägen konnten.

 

[CAP]

Der Artikel erklärt meinet wegen, warum es DM geben könnte, aber ...ich dachte eigentlich, dass die Baryonen einem Atom erst die Masse verleihen...wenn DM jetzt nicht-baryonisch ist,also keine Masse besitzt...wie kann dann eine gravitative Wechselwirkung mit normaler Materie entstehen?

Ich wüsste halt gerne warum es nicht normale Materie sein kann, die in den Außenbereichen der Spiralgalaxien wechselwirkt.
Wie schon gesagt: Schwarze Löcher kann man auch nicht direkt beobachten, wenn sie nicht gerade etwas verschlucken, oder braune/rote Zwerge, oder Staub/Gas. Ich weiß halt nicht wie gut man so etwas mit heutigen Teleskopen beobachten kann bei anderen Galaxien.
Gruß
CAP

 

[Alex74]

"Nicht Baryonisch" heißt nicht, daß es keine Masse hat.
Elektronen sind auch keine Baryonen und haben trotzdem Masse.

 

[Kosmo]

Hi CAP. Baryonen sind stark wechselwirkende Teilchen, die allen vier Grundkräften unterliegen. Die nicht-baryonische dunkle Materie ist nur schwachwechselwirkend. Sie unterliegt nur der Gravitation und der schwachen Kernkraft.

wenn DM jetzt nicht-baryonisch ist,also keine Masse besitzt...

Diese postulierten Elementarteilchen haben sogar eine ganze Menge Masse, nämlich die von ungefähr zwei Goldatomen, wenn ich mich richtig erinnere. Da sie aber der starken Kernkraft nicht unterliegen, können sie baryonische Materie einfach so druchdringen (so lange sie nicht direkt mit einem Atomkern kollidieren, was nur höchst selten ist).

Die Primordiale Nukleosynthese gilt als anerkannt. Und diese schreibt eben eine solche nicht-baryonische DM vor. Vielleicht könnte sich ja einer der Experten mal erbarmen und das genuer erklären. Jedenfalls decken sich die Aussagen der PNS ja auch mit den Bewegungen der Galaxien. Braune und rote Zwerge reichen dafür einfach nicht aus. Ein durchschnittlicher RZ hat rund 10 % der Sonnenmasse, ein BZ noch viel weniger. Und schwarze Löcher würde man ja sicherlich indirekt nachweisen können, über die Bewegung anderer Sterne und Gravitationslinseneffekte (dies gilt auch für die RZ und BZ, die uns ja dann haufenweise umgeben würden). Auch die Masse von Gas- oder Staubwolken können nicht ausreichen, um einen Großteil der DM zu erklären. Außerdem sind diese im Infrarotlicht oft erkennbar.

 

[Ich]

Ein Grund für die Annahme der DM ist doch, dass sich die Milchstraße oder andere Spiralgalaxien in ihren Aussenbereichen zu schnell drehen, oder so ähnlich, dort also mehr Masse sein müsste, als wir sehen, was dann mit der DM erklärt wird(was mir auch nicht ganz aufleuchtet)

Nicht dort müsste mehr Masse sein, sondern innerhalb der jeweiligen Umlaufbahnen. Die zusätzliche Masse zieht die Sterne stärker nach innen, was durch zusätzliche Fliehkraft (=höhere Geschwindigkeit) ausgeglichen wird.
Wie schon gesagt: Schwarze Löcher kann man auch nicht direkt beobachten, wenn sie nicht gerade etwas verschlucken, oder braune/rote Zwerge, oder Staub/Gas.
Staub/Gas sind eigentlich sehr schön beobachtbar. Am schwierigsten vielleicht molekularer Wasserstoff, aber auch den sieht man gut genug, dass man ihn als ursache ausschließen kann.
Dann sind wir im Wesentlichen bei der Debatte WIMP oder MACHO. Machos aus normaler Materie haben mittlerweile aus folgenden Gründen verloren:
- wie Kosmo sagte, dürfte es gar nicht so viel normale Materie geben
- DM ist bereits im CMB nachweisbar: Die Fluktuationen sind nur erklärbar, wenn man große Mengen elektrisch neutraler Materie annimmt, die unbeeidruckt von der vielen Strahlung zusammenfällt. Normale Materie war damals ionisiert, erfüllt diese Anforderungen also nicht: es muss sich um per se ungeladene Teilchen handeln.
- Die Verteilung der DM im Halo ist schlecht zu vereinbaren mit normalen Sternen/Planeten: die sammeln sich eben in der Scheibe.
- man sieht nicht die viele Gravitationslinsen - Ereignisse, die auftreten müssten, wenn überall unsichtbare schwere Körper herumschwirren. Das gilt nur innerhalb bestimmter Massengrenzen, winzig kleine SL aus der Anfangszeit des Universums könnten durchaus die Anforderungen erfüllen, wenn man sie irgendwie stabil kriegt.

EDIT: ich sehe gerade, dass Kosmo schon alles sehr gut erklärt hat.

 

[mac]

Hallo,

Die Antworten auf Deine Frage sind teilweise kompliziert. Siehe auch: http://en.wikipedia.org/wiki/Fine-tuned_universe

Das Standardmodell setzt ein ganz bestimmtes Ausdehnungsverhalten des Raumes voraus. Wenn man akzeptiert, daß sich der Raum mit ungeheuer guter Präzision exakt passend zu seinem Energiegehalt ausgedehnt hat, dann führt dieses Ausdehnungsverhalten zu den im Wiki-Artikel über die Nukleosynthese angesprochenen Zeiten.

Dieses Verhalten läßt sich aber nicht unabhängig prüfen. Es gibt kein unverfälschtes Licht aus der Zeit der Nukleosynthese, einfach deshalb, weil der Raum, also sein Inhalt zu dieser Zeit nicht lichtdurchlässig war.

Vielleicht wird die Gravitationswellenastronomie diesen Zustand irgendwann mal besser ‚beleuchten‘ können, vielleicht aber auch nicht?

Nimmt man dieses Ausdehnungsverhalten als gegeben an, dann kann die beobachtete Energiedichte (Baryonen und Photonen) nicht viel größer sein, als sie eben beobachtet wird, ohne daß man in Probleme, auch mit der primordialen Nukleosynthese kommt.

Wenn die beobachtete Masse (oder besser ihre Gravitationswirkung) nicht durch (bisher immer noch nicht im ‚Labor‘ entdeckte) kalte, wechselwirkungsarme dunkle ‚Materie‘ verursacht wird, was könnte es dann sein?

Die schon sehr lange naheliegenden Ideen dazu, (auf die natürlich auch immer wieder die Neulinge kommen, die anfangen sich damit zu beschäftigen) sind so sorgfältig geprüft, wie man es mit der bisher zur Verfügung stehenden Meßtechnik konnte.

Gas, selbst wenn es kalt ist, strahlt. Es gibt sehr viel Gas im Universum, aber viel zu wenig um DM zu erklären.

MACHOS (Massive Astrophysical Compact Halo Object) gibt es! Aber auch viel zu wenig. Siehe auch: http://en.wikipedia.org/wiki/Massive_compact_halo_object

Hier gibt es allerdings (immer noch?) eine Beobachtungslücke. EDIT Nach unten in der Masse hat sie ‚Ich‘ schon erwähnt.

Wenn die Hauptmasse der MACHO’s aus sehr schweren schwarzen Löchern (einige 100 bis 1000 Sonnenmassen) bestehen würde, dann reicht die bisher erreichte Beobachtungszeit (für Gravitationslinseneffekte) nicht aus, um sie sicher auszuschließen. Dazu muß es aber einen auch noch nicht beobachteten Mechanismus geben, daß solch schwere Sterne überhaupt entstehen können und auch ohne vor und während ihres Kollapses zum schwarzen Loch viel Metalle ins All zu ‚pusten‘. Darüber wird nach wie vor diskutiert und auch intensiv gesucht. Aber selbst wenn man sowas finden sollte, muß es auch genügend Masse betreffen.

Im Prinzip müßte es auch möglich sein über die Intensität der Hintergrundstrahlung die Menge der baryonischen Masse zu bestimmen (mehr Gas, mehr Licht). An der Stelle könnten dann solche oben beschriebenen MACHO’s sozusagen schon im Vorfeld, also bevor sie entstehen konnten ausgeschlossen werden.

Ich kenne mich mit diesem Bereich nicht gut genug aus, um hier wirklich kompetente Aussagen zu machen.

Es gibt aber trotzdem immer noch viele nicht geklärten Fragen, auch zu der überraschend frühen Galaxienkernbildung. Siehe auch:
http://www.astronews.com/news/artikel/2011/07/1107-015.shtml
http://www.astronews.com/news/artikel/2011/04/1104-015.shtml

hier kann man, besonders wenn man wenig Ahnung hat, viel spekulieren. Aber Du kannst Dir ganz sicher sein: Sobald man DM labortechnisch findet, oder auch was findet, was DM überflüssig machen würde, das würde uns ganz sicher nicht entgehen und schon gar nicht hier im Forum.


Herzliche Grüße

MAC

 

[Kosmo]

EDIT: ich sehe gerade, dass Kosmo schon alles sehr gut erklärt hat.

Wow, jetzt bin ich armer Geisteswissenschaftler aber stolz wie Oskar.

 

[Bynaus]

Das Paper von Iorio, das sirius3100 gesucht hatte, befindet sich hier: http://arxiv.org/abs/0904.1562

Noch zu CAP's erster Frage (da die zweite schon gut beantwortet wurde):

Die Sonne bewegt sich ja auf und ab durch die Ebene der Milchstraße.Ist das einem bestimmten Stern zu verdanken, mit dem die Sonne ein System bildet(beide umkreisen sich in seeeeeeeeeehr großen Orbits) oder wie funktioniert das?

Das hat nichts mit der Umkreisung eines bestimmten Sterns zu tun, sondern einfach damit, dass die Sonne nicht um eine zentrale Masse, sondern um die Galaxis kreist, und diese eben eine scheibenförmige Massenverteilung hat. Sicher, ein Teil der Masse ist im Zentrum konzentriert (mit dem Schwarzen Loch dort hat das allerdings nichts zu tun, das ist winzig im Vergleich zur Masse der Sterne und Gaswolken), aber der Rest ist in der Scheibe: bewegt sich die Sonne auf ihrer Bahn von der Scheibe weg, zieht die Scheibe sie zurück, worauf die Sonne wieder auf die Scheibenebene zurückfällt und - mangels Widerstand - durch die Scheibe hindurch, auf der anderen Seite raus, wo sie von der Scheibe wieder abgebremst wird und so weiter, und so fort. Die Bahn der Sonne ist also eine normale "Umlaufbahn" um das Milchstrassenzentrum, überlagert von einer Pendelbewegung über und unter die Milchstrassenebene.

Zum Eingangspost: Interessante Beobachtung, aber, wie schon erwähnt, leider nicht allzu spektakulär. Die Hoffnung ist halt immer noch da, dass WISE irgendwann einen Braunen Zwerg oder, was wahrscheinlicher ist, einen interstellaren Planeten näher als 4.2 LJ entfernt findet...

 

[sirius3100]

Danke für den Link zu dem Paper, aber leider steht da gerade zu dem hier diskutierten Punkt über eine minimale Entfernung von braunen Zwergen von 1,8 Lichtjahren nichts. Die Grenz-Werte die dort aus der Periheldrehung der inneren Planeten gebildet werden liegen ja alle noch innerhalb unseres Sonnensystems (für braune Zwerge ist ein Mindestabstand von 4366AE, entsprechend ca 0,1Lj angegeben).

Nur für Hauptreihensterne wurde noch zusätzlich angegeben dass sie mindestens 1pc entfernt sein müssen, da ihre Entfernung aufgrund optischer Beobachtung sonst längst berechnet worden wäre.
Ich vermute mal dass man braune Zwerge vermutlich auch eher aufgrund ihrer Helligkeit bei all zu nahen Distanzen ausschließen kann und nicht wegen ihrer möglichen bahnstörenden Eigenschaften.
Und mir kommt die Grenze für braune Zwerge mit 1,8Lj ehrlich gesagt auch etwas arg hoch vor. Vor allem wenn man bedenkt dass diese erheblich kühler sein können als rote Zwerge und bei denen die Grenze mit 2Lj angegeben wurde.

Interessant zu lesen war das Paper aber trotzdem.

 

[ralfkannenberg]

Hallo zusammen,

ich möchte für meine Frage keinen neuen Thread eröffnen und habe nun diesen hier gefunden, und da mich die Sonnennähe besonders interessiert platziere ich meine Frage also hier.

Braune Zwerge (<~ 0.08 m_sun) - die kann man ja nach verschiedenen Kriterien unterteilen, beispielsweise

- Spektraltyp (spät M, L, T und Y - von denen kennt man ja inzwischen 13 Stück)
- wie sie einmal "geschienen" haben, also durch Deuteriumfusion (>~ 0.01 m_sun) oder Lithiumspaltung (>~ 0.06 m_sun)
- Struktur ihres atomaren Aufbaus

Bei der Struktur des atomaren Aufbaus kann man wiederum unterscheiden:

(1) der atomare Aufbau wird wie bei Planeten durch elektromagnetische Kräfte >> Schwerkraft bestimmt
(2) der atomare Aufbau wird wie bei den Weissen Zwergen durch die Schwerkraft bestimmt (Entartung)

Nun also zur Frage:

Macht es Sinn, die leichteren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (1) ) als "stellare Superplaneten" und die schweren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (2) ) als "ultraleichte Weisse Zwerge" zu bezeichnen ?


Bemerkung:
Das Wort "ultraleicht" habe ich deswegen gewählt, weil es ja "leichte" Weisse Zwerge gibt, bei denen der Vorläuferstern nur die 1.Stufe der Nukleosynthese zünden konnte, dann "mittelschwere" Weisse Zwerge, bei denen der Vorläuferstern auch die 2.Stufe der Nukleosynthese zünden konnte und schliesslich "schwere" Weisse Zwerge, bei denen der Vorläuferstern auch die 3.Stufe der Nukleosynthese zünden konnte; schwerere Weisse Zwerge sind ja wegen der Chandrasekhar-Grenze nicht möglich; leichte Weisse Zwerge dürfte es zwar wegen des zu geringen Alters des Universums noch nicht geben, aber es gibt sie trotzdem, weil sie einen genügend nahestehenden Begleitstern hatten, der Teile ihrer Masse abgesogen hat, so dass die Wasserstoffvorräte bereits während des Alters des Universums aufgebraucht werden konnten.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Bynaus]

Macht es Sinn, die leichteren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (1) ) als "stellare Superplaneten" und die schweren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (2) ) als "ultraleichte Weisse Zwerge" zu bezeichnen ?

Macht es Sinn? Ich denke nicht, und zwar vor allem aus semantischen Gründen. Wenn man etwas einen Planeten (oder einen Weissen Zwerg) nennt, sollte nicht nur eine Ähnlichkeit in gewissen wenigen Aspekten vorhanden sein, sondern auch eine Ähnlichkeit in der Entstehung und im allgemeinen Charakter (ist der Mond eine Sonne, bloss weil er am Himmel steht und leuchtet?). Ein Brauner Zwerg ist kein Planet, denn Planeten entstehen und kreisen um Sterne, genauso wie Monde um Planeten kreisen. Ein Brauner Zwerg ist auch kein Weisser Zwerg, weil ein Weisser Zwerg eine Sternleiche aus nuklearer "Asche" ist. Eine solche Definition ist nie nur an eine Qualität gebunden - sie erzählt auch eine Geschichte, vermittelt ein Konzept davon, was für eine Art Welt das ist. Das sollte man nicht aufweichen, bloss weil es gewisse Überlappungen mit anderen Objektklassen gibt.

Braune Zwerge sind einfach substellare Objekte, die wie Sterne durch Kollaps einer interstellaren Molekülwolke entstehen. Sie zeichnen sich gegenüber den normalen Sternen dadurch aus, dass sie keine Protium/Wasserstoff-1-Fusion aufrecht erhalten können. Wenn ein Planet zu einer Masse heranwächst, bei dem Deuteriumfusion möglich wird, würde ich auch davon absehen, diesen als "Braunen Zwerg" zu bezeichnen. Genauso wie ein Planet, der aus seinem Sternsystem geschleudert wird, nicht plötzlich zum "Braunen Zwerg" wird.

 

[Kosmo]

Here we go again.

Wenn ein Planet zu einer Masse heranwächst, bei dem Deuteriumfusion möglich wird, würde ich auch davon absehen, diesen als "Braunen Zwerg" zu bezeichnen.

Dass du davon absiehst, weiß ich. Braune Zwege sind allerdings über ihre Masse (und die damit verbundene Möglichkeit zur Deuteriumfusion) und nicht ihre Entstehung definiert. Viele Exosternumkreiser sind daher zu den Braunen Zwergen zu zählen.

Genauso wie ein Planet, der aus seinem Sternsystem geschleudert wird, nicht plötzlich zum "Braunen Zwerg" wird.

Was ja auch überhaupt keinen Sinn machen würde. Es sei denn das Objekt hat die Masse eines BZ. Dann war es aber auch schon vor dem Verlassen des Sternsystems ein BZ.

 

[ralfkannenberg]

Bei der Struktur des atomaren Aufbaus kann man wiederum unterscheiden:

(1) der atomare Aufbau wird wie bei Planeten durch elektromagnetische Kräfte >> Schwerkraft bestimmt
(2) der atomare Aufbau wird wie bei den Weissen Zwergen durch die Schwerkraft bestimmt (Entartung)

Nun also zur Frage:

Macht es Sinn, die leichteren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (1) ) als "stellare Superplaneten" und die schweren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (2) ) als "ultraleichte Weisse Zwerge" zu bezeichnen ?

Hallo Bynaus,

ok, wie wäre es denn damit:


Macht es Sinn, die leichteren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (1) ) physikalisch als "stellare Superplaneten" und die schweren Braunen Zwerge (d.h. vom Typ (2) ) physikalisch als "ultraleichte Weisse Zwerge" zu bezeichnen ?


Freundliche Grüsse, Ralf