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Detaillierte Wetterkarte für einen Braunen Zwerg
von Stefan Deiters
astronews.com
14. Januar 2013
Astronomen haben mit den Weltraumteleskopen Spitzer
und Hubble die Atmosphäre eines Braunen Zwergs untersucht und so die
bislang detaillierteste Wetterkarte eines dieser sternenähnlichen Objekte
erstellt. Sie zeigt planetengroße Wolkensysteme in unterschiedlichen Höhen, die
von Winden angetrieben werden und den gesamten Braunen Zwerg umgeben.
So könnte die Atmosphäre des mit Spitzer und
Hubble untersuchten Braunen Zwergs aussehen.
Bild: NASA /
JPL-Caltech |
Braune Zwerge sind Objekte, die Astronomen zwischen Planeten und richtigen
Sternen einordnen: Ihre Masse liegt über der eines Gasplaneten, aber
gleichzeitig unter der Mindestmasse, die nötig wäre, um dauerhaft nukleare
Fusionsprozesse in ihrem Inneren im Gang zu halten. Zudem nimmt man an, dass
Braune Zwerge wie Sterne entstehen und bezeichnet sie deshalb manchmal auch als
"verhinderte Sonnen".
Da in ihrem Inneren keine Energie erzeugt wird, dürften ihre Atmosphären in
mancherlei Hinsicht eher denen von Gasriesen gleichen, obwohl diese meist eine
noch deutlich niedrigere Temperatur aufweisen. Die Untersuchung von Braunen
Zwergen kann den Astronomen somit nicht nur etwas über diese faszinierenden
Objekte, sondern eventuell auch etwas über die Vorgänge in den Atmosphären von
Gasriesen um andere Sterne verraten.
"Mit Hubble und Spitzer konnten wir in verschiedene
Atmosphärenschichten des Braunen Zwergs schauen", so Daniel Apai von der
University of Arizona in Tucson, der die Studie in der vergangenen Woche
auf einer Tagung der American Astronomical Society im kalifornischen
Long Beach vorstellte. Die Arbeit wird außerdem in einem Fachartikel
beschrieben, der in den Astrophysical Journal Letters erschienen ist.
Ziel der gleichzeitigen Beobachtungen mit Hubble und Spitzer
war der Braune Zwerg 2MASSJ22282889-431026. Die Astronomen stellten dabei fest,
dass dessen Licht etwa alle 90 Minuten heller und dunkler wird, was offenbar mit
der Eigendrehung des Zwergs zu tun hat. Überraschenderweise hing allerdings der
genaue Zeitpunkt der Helligkeitsänderungen von der Infrarot-Wellenlänge ab, in
der beobachtet wurde.
Die Forscher erklären sich diese Variationen durch verschiedene Schichten aus
Material in der Atmosphäre, in denen es jeweils Sturmsysteme gibt, die so groß
sein können wie die Erde. Da bestimmte Infrarotwellenlängen von Wasserdampf und
Methan in der oberen Atmosphäre verschluckt werden, andere hingegen auch aus
tieferen Bereichen stammen, erlaubte die Beobachtung in verschiedenen
Wellenlängenbereichen die Untersuchung unterschiedlicher atmosphärischer
Schichten des Braunen Zwergs.
Dabei unterscheidet sich das "Wetter" auf einem Braunen Zwerg dramatisch von
Wetterphänomenen auf der Erde: "Im Gegensatz zu den Wasserwolken der Erde oder
den Ammoniakwolken des Jupiter, bestehen Wolken von Braunen Zwergen aus heißen
Körnern aus Sand, flüssigen Tropfen aus Eisen und anderen exotischen
Bestandteilen", erklärt Mark Marley vom Ames Research Center der NASA.
"Diese gewaltigen atmosphärischen Störungen, die wir mit Spitzer und
Hubble gefunden haben, geben dem Begriff 'extremes Wetter' eine ganz neue
Bedeutung."
Mit ihren Beobachtungen konnten die Astronomen erstmals die Atmosphäre eines
Braunen Zwergs gleichzeitig in verschiedenen Höhen untersuchen. Die Atmosphäre
von 2MASSJ22282889-431026 ist mit einer Temperatur von 600 bis 700 Grad Celsius
im Vergleich zu planetaren Atmosphären verhältnismäßig heiß, im Vergleich zu
Sternen jedoch eher kühl.
"Was wir hier vor uns haben, ist der Beweis für gewaltige Wolkensysteme, die
sich eventuell mit dem Großen Roten Fleck von Jupiter vergleichen lassen", so
Adam Showman von der University of Arizona. "Die unterschiedlichen
Helligkeitsvariationen sind eine Art Fingerabdruck, der verrät, wie sich die
Wettersysteme des Braunen Zwergs vertikal anordnen. Die Daten deuten darauf hin,
dass Regionen auf dem Braunen Zwerg, in denen es tief in der Atmosphäre eher
wolkig ist und es viel Silikatdampf gibt, mit milderen, trockenen Bedingungen in
größeren Höhen zusammenfallen - und umgekehrt."
Die Astronomen planen, noch zahlreiche weitere nahegelegene Braune Zwerge mit
Spitzer und Hubble ins Visier zu nehmen. "Von solchen
Untersuchungen werden wir sehr viel über diese bedeutende Klasse von Objekten
lernen, deren Masse zwischen der von Sternen und von Jupiter-ähnlichen Planeten
liegt", so Glenn Wahlgren, Spitzer-Projektwissenschaftler am
NASA-Hauptquartier in Washington. "Dieses Verfahren wird noch größere Anwendung
finden, wenn wir erst in der Lage sind, individuelle Exoplaneten zu beobachten."
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