Junge Sternhaufen: Zahlreiche Braune Zwerge in NGC 1333

Bei einer gründlichen Durchmusterung von nahegelegenen jungen Sternhaufen haben Astronomen unzählige bislang unbekannte Braune Zwerge aufgespürt. In NGC 1333 entdeckten sie dabei nicht nur eine überraschend hohe Zahl dieser Objekte, sondern auch ein besonders massearmes Exemplar. Es hat nur etwa die sechsfache Masse des Gasriesen Jupiter. (13. Oktober 2011)

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Es wurden ja bisweilen Exoplaneten entdeckt, die wesentlich massereicher als 6 Jupitermassen sind. Sind das jetzt automatisch auch BZ?

Die Deuteriumfusion macht ja einen BZ aus. Zur Deuteriumfusion sind aber lt. BZ-Wikiartikel circa 13 Jupitermassen nötig. Ich bin verwirrt.

Kosmo schrieb:

Es wurden ja bisweilen Exoplaneten entdeckt, die wesentlich massereicher als 6 Jupitermassen sind. Sind das jetzt automatisch auch BZ?

Ein BZ wird ja durch die Deuteriumfusion definiert. Zur Deuteriumfusion sind aber lt. BZ-Wikiartikel circa 13 Jupitermassen nötig. Ich bin verwirrt.

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Sorry, wenn ich den jetzt hier pushe. Aber zu meiner Frage und meinem Einwand wird doch einer der Experten was Ordentliches sagen können, oder nicht?

Ja, wundert mich auch, wobei es wohl so ist daß diese Objekte noch jung daher heiß sind, was sie ähnlich sichtbar werden läßt wie BZ.

Moin Alex. Du meinst, dass es gar keine BZ sind? Würde ich eigentlich auch so sehen, aber wäre denn noch keiner von den involvierten Wissenschaftlern auf die Idee gekommen? Ich meine nen Wikiartikel können die ja auch lesen, falls es an Wissen mangelt.

Die Alternative ist eben, dass eine Deuteriumfusion auch schon bei deutlich weniger als 13 Jupitermassen möglich ist.

Hier hat man einfach als Hauptkriterium die Sternähnliche Entstehung genommen. Daraus leitet sich ja die Masse mit den 13-75 Jupitermassen ab. Ein Brauner Zwerg ist ein stellares Objekt, dass aus interstellaren Gas entsteht und zwar so wie ein Stern und nicht wie ein Planet.
Bis jetzt ging man wohl davon aus, dass für die Entstehung die Eigengravitation einer stellaren Wolke Massen > 13J vorraussetzt. So würde Ich das jedenfalls interpretieren.

mfg Kibo

Hi Kibo. Nee, das ist schon anders zu verstehen. Ein brauner Zerg definiert sich dadurch, dass er zu massearm für das Wasserstoffbrennen ist, aber genug Masse für das Deuteriumbrennen hat. Ein BZ kann demnach auch aus einer protoplanetaren Scheibe entstehen.

Laut vielen Quellen beginnt die Deuteriumfusion bei 13 Jupitermassen und die Wasserstofffusion bei 75 bis 80 Jupitermassen. Im Astronews-Artikel wird von einem BZ mit 6 Jupitermassen gesprochen.

Ich bin totaler Laie, aber In einer Sendung von Harald Lesch wurde doch einmal erklärt, dass selbst "relativ" große Sterne wie die Sonne eigentlich zu Massearm sind um Fusionsprozesse aus eigener Kraft zu erzeugen. Aber durch quantenmechanische "Zufälle" gibt es dann doch genug Fusionen. Ich kann mir vorstellen, dass bei einem 6 Jupitermassen Objekt auch mal sporadisch etwas fusioniert wird, aber eben viel zu unkonstant. Reines Gedankenkonstrukt, wissenschaftlich nicht fundiert

Es gibt zwei Ansätze für die Definition von Braunen Zwergen:

1) Sie entstehen wie Sterne in Gaswolken (im Gegensatz zu Planeten, die in Scheiben entstehen)
2) Sie betreiben keine permanennte Kernfusion, aber einige von ihnen betreiben Deuteriumfusion

Wenn die Natur es uns einfach machen wollte, würde sie zusehen, dass Planeten und Braune Zwerge sich nicht überschneiden - aber das tut sie natürlich nicht . Denn es ist vermutlich so, dass Planeten so massiv werden können, dass sie beginnen, Deuterium zu brennen. Das allein macht sie aber noch nicht zu Braunen Zwergen, denn sie sind ja immer noch wie Planeten, und nicht wie Sterne entstanden. Anderseits können Braune Zwerge so klein sein, dass sie nicht einmal Deuterium brennen können (wie diese im Astronews-Artikel am Anfang) - die Minimummasse eines Braunen Zwergs, dh, dem Produkt einer kollabierenden Gaswolke, könnte sogar bei ca. 1 Jupitermasse liegen. Diese Objekte sind dann aber auch nicht Planeten, denn sie sind ja wie Sterne entstanden. Um die Sache noch komplizierter zu machen, können einige Planeten auch aus ihren Systemen rausgeworfen werden und sich unter die Braunen Zwerge mischen - diese Objekte wären dann "eigentlich" interstellare Planeten, können aber als solche nicht von den kleinsten Braunen Zwergen unterschieden werden.

Ich will ja nich sagen "Ich habs ja gesagt", mach ich auch nicht. Ihr wissts ja

Ich zitiere mal aus dem Wiki-Artikel.

"Als Braune Zwerge werden alle Objekte eingestuft, die unter der Massegrenze für Wasserstofffusion und über der Massengrenze für die Deuteriumfusion (ca. 13 Jupitermassen) liegen."

Dieser Satz sagt doch aus, dass die Masse entscheidend ist; die Art der Entstehung nebensächlich. Ich kann mich auch an Diskussionen erinnern, wo es darum ging, ob der Exoplanet jetzt Planet oder brauner Zwerg ist.

@Kosmo: Wenn alle Objekte, die dieses Kriterium erfüllen, Braune Zwerge sind, heisst das im Umkehrschluss nicht, dass alle Braunen Zwerge dieses Kriterium erfüllen müssen. Zudem kann die Wikipedia dies nicht einfach so festlegen, wenn noch nicht einmal unter den Wissenschaftlern Einigkeit herrscht... Die Extrasolar Planets Encyclopedia etwa führt seit einigen Monaten Objekte, die Teil eines Planetensystems sind und bis zu 20 Jupitermassen haben, als "Planeten", weil man heute davon ausgeht, dass es durchaus möglich ist, dass ein so grosses Objekt in einer Scheibe heranwächst.

Der Vorteil der Klassifizierung über die Masse ist, dass man im Prinzip immer weiss, wie man das Objekt bezeichnen soll: >75 Mjup = Stern, <75 Mjup und >13 Mjup = Brauner Zwerg, <13 Mjup = Planet oder Planemo (?). Der Nachteil ist, dass man zwei Objekten, die wohl völlig anders entstanden sind und deshalb auch ganz andere Eigenschaften haben dürften/könnten, dieselbe Bezeichnung gibt. Um ein Beispiel zu geben: bloss weil zwei Fahrzeuge gleich schwer sind, heisst das nicht, dass sie in dieselbe Fahrzeugklasse gehören.

Ich würde deshalb für ein bisschen weniger Bezeichnungsfetischismus plädieren: man muss sich damit abfinden, dass die Grenzen halt eben unscharf sind und unser Wissen über diese Objekte stets unvollständig ist. Ein freifliegendes Objekt im substellaren Massebereich kann dann eben je nach Betrachtungsweise und vorliegenden Daten, als "Brauner Zwerg", "Sub-Brauner Zwerg", "Planemo" oder "interstellarer Planet" bezeichnet werden.

Die Bezeichnung historisch zu Begründen hat imho aber mehr Unwägbarkeiten, denn gerade bei Einzelgängern wird man dies nie sagen können. Die Definition über die Masse - und damit über die "Funktionsweise" des Objekts ist doch genau deswegen nicht übel. Ein Roter Zwerg, der zusammen mit dem Riesenstern den er umrundet entstand ist ja auch nicht deswegen etwas anderes, nur weil er quasi als Anhängsel entstand.

Kritisch ist ja einzig die Definition des Planeten an sich, da z.B. ein marsgroßes Objekt im Orbit um einen Gasriesen auch nur ein Mond, bestenfalls ein Zwergplanet wäre. Das gilt aber nur für diesen Fall. Ein einzelgängerisches Objekt das keinerlei Fusionsreaktion im innern hat, ist daher genausowenig ein Brauner Zwerg, wie ein Brauner Zwerg (der keinerlei Wasserstofffusion hat) ein Stern ist. Entstehung hin oder her.

Das ändert ja nichts daran daß die Art der Entstehung interessant ist.

Gruß Alex

Also zunächst mal sehe ich ein, dass hier einfach verschiedene Definitionen für Verwirrung gesorgt haben und Kibo mit seiner Interpretation richtig lag.

Bynaus schrieb:

Zudem kann die Wikipedia dies nicht einfach so festlegen, wenn noch nicht einmal unter den Wissenschaftlern Einigkeit herrscht...

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Nicht nur Wiki definiert das so. Kannst ja mal googeln.

Der Vorteil der Klassifizierung über die Masse ist, dass man im Prinzip immer weiss, wie man das Objekt bezeichnen soll: >75 Mjup = Stern, <75 Mjup und >13 Mjup = Brauner Zwerg, <13 Mjup = Planet oder Planemo (?).

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Genau.

Der Nachteil ist, dass man zwei Objekten, die wohl völlig anders entstanden sind und deshalb auch ganz andere Eigenschaften haben dürften/könnten, dieselbe Bezeichnung gibt.

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Hmm, aber du wirst doch vielfach eh nicht sagen können, ob das Objekt aus Wolke oder Scheibe entstanden ist. Dann ist es doch einfacher das Objekt an Hand seiner Masse zu bewerten... 13-75 BZ, unter 13 Planemo.


Edith meint: Kosmo sieht es wie Alex.

Alex74 schrieb:

Ein Roter Zwerg, der zusammen mit dem Riesenstern den er umrundet entstand ist ja auch nicht deswegen etwas anderes, nur weil er quasi als Anhängsel entstand.

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Ein Roter Zwerg um einen massiven Stern entsteht aber genauso wie ein Stern, und nicht durch Akkretion in einer Scheibe. Aber wie gesagt, bis hinunter zu einer Jupitermasse können Objekte auf diese Weise gebildet werden. Das heisst, man hat das Problem auch bei Planeten (siehe z.B. HR 8799).

Kritisch ist ja einzig die Definition des Planeten an sich, da z.B. ein marsgroßes Objekt im Orbit um einen Gasriesen auch nur ein Mond, bestenfalls ein Zwergplanet wäre.

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Ein Zwergplanet kann es nach der gegenwärtigen Definition nicht sein, da es nicht die Sonne umkreist. Aber das ist wieder eine Frage der Perspektive: Aus planetologischer (Planeten-Geologischer) Sicht spielt es praktisch keine Rolle, ob ein Objekt wie Titan auch noch Saturn umkreist - oder direkt die Sonne. Insofern könnte man planetengrosse Monde in denselben Topf werfen wie Planeten. Aber andererseits ist der Begriff "Planet" natürlich kulturell geprägt und definiert, und "jedes Kind" weiss, dass Monde keine Planeten sind.

Ein einzelgängerisches Objekt das keinerlei Fusionsreaktion im innern hat, ist daher genausowenig ein Brauner Zwerg, wie ein Brauner Zwerg (der keinerlei Wasserstofffusion hat) ein Stern ist.

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Hier kommt eben auch wieder die Unschärfe ins Spiel: es ist gar nicht so einfach zu sagen, ob ein Objekt Fusionsreaktionen im Inneren hat oder nicht. Jupiter ist zwar kein Brauner Zwerg, aber gewisse Fusionsreaktionen kommen gelegentlich (quasi durch statistischen Zufall) auch vor. Weiter sind junge Objekte oft so heiss (aus der Akkretion), dass man Energie aus Fusion und aus Schrumpfung nicht gut auseinanderhalten kann. Dann ist die Grenze des Deuteriumbrennens noch von der Metallizität abhängig: ein metallreicher BZ brennt vielleicht schon bei 10 Mjup, ein metallarmer erst bei 15 Mjup...

Kosmo schrieb:

Hmm, aber du wirst doch vielfach eh nicht sagen können, ob das Objekt aus Wolke oder Scheibe entstanden ist. Dann ist es doch einfacher das Objekt an Hand seiner Masse zu bewerten... 13-75 BZ, unter 13 Planemo.

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Einfacher schon. Aber es stellt sich die Frage, ob es auch wirklich hilfreich ist. Ziel der Wissenschaft ist es ja nicht einfach, jedem Ding seine Schublade zu verpassen, sondern es zu verstehen.

Deshalb bin ich ganz generell dafür, dass man mehr in Konzepten denn in Definitionen denkt, auch wenn diese unscharf sind. Dann gibt es eben "deuteriumbrennende Planeten" und "nicht-deuteriumbrennende Braune Zwerge" - diese Begriffe übermitteln mehr Information denn wenn man sich streng an Massegrenzen hält, die ja so absolut gar nicht gelten (siehe oben).

Hallo Bynaus,

habe jetzt mal "brauner zwerg definition" gegoogelt und die ersten drei Treffer, die nicht Wiki darstellen, überflogen. In allen Dreien findet die Definition über die Masse statt. 13JM>BZ<75JM.

Astrodicticum Simplex
Max Planck Ges. f. Astronomie
Uni Protokolle

Bynaus schrieb:

Einfacher schon. Aber es stellt sich die Frage, ob es auch wirklich hilfreich ist. Ziel der Wissenschaft ist es ja nicht einfach, jedem Ding seine Schublade zu verpassen, sondern es zu verstehen.

Deshalb bin ich ganz generell dafür, dass man mehr in Konzepten denn in Definitionen denkt, auch wenn diese unscharf sind. Dann gibt es eben "deuteriumbrennende Planeten" und "nicht-deuteriumbrennende Braune Zwerge" - diese Begriffe übermitteln mehr Information denn wenn man sich streng an Massegrenzen hält, die ja so absolut gar nicht gelten (siehe oben).

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Ich streiche einfacher und ersetze es durch sinnvoller. Das Denken in Konzepten ist doch kein Gegenstück zu Definitionen. In der Wissenschaft sollte mMn - sofern es möglich ist - nach klaren Definitionen gestrebt werden, sonst wird es schwammig; zu beobachten beispielsweise bei der Frage, was denn überhaupt ein Planet ist. Oder in meiner Disziplin, bei der Frage wie Daten, Informationen und Wissen abzugrenzen sind.

Nicht, dass am Ende noch alle Objekte unterhalb von Sternen als rotbraungestreifte Zergsternplanemos bezeichnet werden. ;-)

Mit einem Punkt hat Bynaus aber recht: eine Benennung nach Entstehung vorzunehmen ist dann sinnvoller, wenn der BZ (und das ist ja schon nach kurzer Zeit) sein Deuterium verbrannt hat. Ist er dann mal etwas älter und abgekühlt unterscheidet ihn nichts mehr von einem Gasriesen. Findet man also ein Objekt, von dem man ausgeht daß es schon Milliarden Jahre alt ist und kann seine Masse auf rund 13 Jupitermassen bestimmen, ist unklar ob das mal ein BZ war oder nicht.

Letztlich sollen ja Begriffe nur dazu dienen zu beschreiben was wir meinen. Bei der Vielfalt an Objekten und ihren Eigenschaften wird das in einem Wort so oder so nie möglich sein.

Natürlich werden BZ manchmal über die Masse definiert. Wenn jemand fragt, was ein BZ ist, dann würde ich auch sagen: Ein Stern, der zuwenig Masse hat, um Wasserstoff zu fusionieren. Aber das heisst nicht, dass das in allen Situationen die sinnvollste Definition ist. Eine Lokomotive und ein Panzer mögen vielleicht etwa gleich schwer sein, aber das heisst noch lange nicht, dass man sie deswegen in dieselbe Objektkategorie werfen sollte.

Weil die Natur mindestens zwei komplett verschiedene Wege kennt, um Objekte im Bereich zwischen 1 und ~20 Jupitermassen zu bilden, kann die sinnvollste Definition eben gerade NICHT nur über die Masse erfolgen. Das wäre ungenau, möglichlicherweise sogar irreführend und widerspricht daher auch deinem Anspruch an eine "klare" Definition. Lieber etwas schwammig und dafür korrekt als klar und falsch. Definitionen haben die Tendenz, die Dinge zu stark zu vereinfachen, und "13JM>BZ<75JM" ist ganz klar so ein Fall. Diese Definition blendet eben einen wichtigen Teil unseres Wissens über BZ aus und ist deshalb nicht in allen Situationen sinnvoll.

Nicht, dass am Ende noch alle Objekte unterhalb von Sternen als rotbraungestreifte Zergsternplanemos bezeichnet werden. ;-)

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Auch wenn das ein Witz war, ich sehe nicht, wie man diesen aus meinen Aussagen ableiten könnte.

Weil die Natur mindestens zwei komplett verschiedene Wege kennt, um Objekte im Bereich zwischen 1 und ~20 Jupitermassen zu bilden

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Bist Du Dir sicher daß das derartig verschieden ist?
Letztlich sagst Du ja selbst immer, daß die Mechanismen bei de Bildung unserer Gasriesen ähnlich gewesen sein muß wie bei der Sonne, worauf auch das gleich große Massenverhältnis der Begleiter zum Hauptobjekt hindeutet.

Bist Du Dir sicher daß das derartig verschieden ist?

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Kollaps aus einer Gaswolke und Akkretion in einer Scheibe sind definitiv zwei ganz verschiedene Prozesse.

Letztlich sagst Du ja selbst immer, daß die Mechanismen bei de Bildung unserer Gasriesen ähnlich gewesen sein muß wie bei der Sonne, worauf auch das gleich große Massenverhältnis der Begleiter zum Hauptobjekt hindeutet.

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Ich bin nicht ganz sicher, dass ich verstehe, was du meinst, ich bin mir aber ziemlich sicher, dass du mich missverstanden hast.

Das Verhältnis Masse der Begleiter zum umkreisten Objekt ist bei drei der Riesenplaneten in unserem Sonnensystem gleich, nämlich ca. 1:5000. Das deutet darauf hin, dass es einen gemeinsamen Entstehungsmechanismus gibt, der vor allem von der Masse des umkreisten Objekts abhängt. Aber das ist ein Entstehungsmodus für Monde! Beim Sonnensystem relativ zur Sonne sieht es anders aus: allein Jupiter hat 1:1000 der Sonnenmasse, schon 5 mal mehr als er haben "dürfte" wenn er nach demselben Prinzip entstanden wäre wie die Gasriesenmonde. Zudem ist er, selbst wenn man das Jupiter-Mondsystem skaliert, viel weiter draussen als die am weitesten entfernten regulären Monde. Jupiter ist also (relativ zur Sonne) mit Sicherheit anders entstanden als seine Monde (relativ zu Jupiter).

Nun gibt es aber Exoplaneten-Systeme, in denen das nicht so klar ist. Sie sind ähnlich kompakt, und weisen ein ähnliches Massenverhältnis auf wie die Gasriesenmondsysteme. Es könnte sein, dass gewisse Planetensysteme also ganz ähnlich entstehen wie Gasriesenmondsysteme. Aber nicht unser Sonnensystem.