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BRAUNE ZWERGE
Bewölkt und manchmal Ammoniakregen
von Stefan Deiters
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11. Mai 2020

Das System Luhman 16 ist eines der uns am nächsten gelegenen Sternsysteme: Es besteht aus zwei Braunen Zwergen, die sich umkreisen und ist nur 6,5 Lichtjahre von der Erde entfernt. Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO haben nun gezeigt, dass einer der beiden Braunen Zwerge offenbar Wolkenbänder wie unser Jupiter aufweist.

Luhman 16A

So wie in dieser künstlerischen Darstellung könnte der Braune Zwerg Luhman 16A aussehen.  Bild: Caltech/R. Hurt (IPAC)  [Großansicht]

Das System Luhman 16 im südlichen Sternbild Segel des Schiffs zählt zu den uns am nächsten gelegenen Sternsystemen. Allerdings besteht es nicht aus "richtigen" Sternen, sondern aus zwei Braunen Zwergen, die sich gegenseitig umkreisen. Braune Zwerge sind, so die Einordnung der Wissenschaft, Objekte, die massereicher sind als Planeten, aber noch nicht über ausreichend Masse verfügen, um die nuklearen Fusionsprozesse in ihrem Inneren dauerhaft zu zünden. Das System ist 6,5 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Erstmals hat das Team bei der Beobachtung der beiden Braunen Zwerge die Polarimetrie zur Untersuchung von atmosphärischen Wolkenstrukturen bei extrasolaren Objekten eingesetzt. Dazu verwendeten sie das Instrument NACO des Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Die beiden Braunen Zwerge dürften ähnliche Massen und auch Temperaturen aufweisen - man schätzt etwa 1000 Grad Celsius -, doch scheint es auf ihnen sehr unterschiedliches Wetter zu geben.

"Wie Erde und Venus sind auch diese Objekte Zwillinge mit sehr verschiedenem Wetter", unterstreicht Julien Girard vom Space Telescope Science Institute in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland. "Hier kann es Dinge wie Ammoniak oder Silikate regnen. Das Wetter ist also wirklich scheußlich."

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Bei der Polarimetrie untersucht man die Polarisation des Lichts eines Objektes. Diese Eigenschaften von Lichtwellen lassen sich beispielsweise erkennen, wenn man Polarisationsfilter - etwa in Sonnenbrillen - verwendet, um Licht mit einer bestimmten Polarisationsrichtung auszublenden und so seine Helligkeit zu reduzieren. "Anstatt jedoch die Helligkeit auszublenden, haben wir versucht, sie zu messen", beschreibt Max Millar-Blanchaer vom California Institute of Technology im kalifornischen Pasadena das Prinzip des Verfahrens.

Wird Licht von einem Partikel, wie etwa einem Flüssigkeitsteilchen in einer Wolke, reflektiert, erhält es dadurch vorzugsweise eine bestimmte Polarisationsrichtung. Durch Messung der Polarisation des Lichts von einem entfernten Objekt kann man also etwas über das Vorhandensein von Wolken erfahren, ohne die Wolkenstruktur in der Atmosphäre direkt auflösen zu müssen. "Sogar in vielen Lichtjahren Entfernung können wir die Polarisation nutzen, um herauszufinden, was mit dem Licht auf seinem Weg zu uns passiert ist", so Girard.

Hierfür benötigten die Astronominnen und Astronomen dann Modelle, die die Vorgänge in den Atmosphären der beiden Braunen Zwerge beschreiben: "Um herauszufinden, was dem Licht auf seinem Weg zu uns passiert ist, haben wir die Beobachtungen mit Modellen mit verschiedenen Eigenschaften verglichen", erläutert Theodora Karalidi von der University of Central Florida in Orlando. Die Modelle beschrieben dabei Braune Zwerge mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften, etwa einer Atmosphäre mit geschlossener Wolkendecke oder mit Wolkenbändern. "Nur Atmosphärenmodelle mit Wolkenbändern konnten unsere Beobachtungen von Luhman 16A reproduzieren."

Das Verfahren lässt sich nicht nur bei Braunen Zwergen einsetzen, sondern auch etwa bei extrasolaren Planeten. Allerdings kommt hier als zusätzliche Schwierigkeit die Helligkeit des Zentralsterns hinzu, der das schwache Licht eines in geringem Abstand umlaufenden Planeten leicht überstrahlen kann. Künftige Weltraumteleskope könnten im Infraroten zudem direkt nach Helligkeitsschwankungen bei Systemen wie Luhman 16 suchen, die sich auf Wolkenstrukturen zurückführen lassen.

Über die Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen ist.

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siehe auch
  Braune Zwerge: Viele unentdeckt in unserer Nachbarschaft? - 7. September 2016
Braune Zwerge: Weitaus mehr Braune Zwerge in Sonnennähe? - 8. April 2016
 Braune Zwerge: Zwei neue Nachbarn der Sonne - 14. Juli 2011
VLT: Ein sehr kühles Paar Brauner Zwerge - 23. März 2011
Spitzer: Die 14 kältesten Sterne der Milchstraße - 28. Juni 2010
Braune Zwerge: Astronomen entdecken kühlsten Braunen Zwerg - 1. Februar 2010
Links im WWW
Fachartikel in The Astrophysical Journal
Hubblesite.org, Seite des STScI
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