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BRAUNE ZWERGE
Vier Braune Zwerge im Orbit um Stern direkt abgebildet
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bern
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15. Juni 2022

Die direkte Abbildung von Braunen Zwergen, die einen anderen Stern umkreisen, ist alles andere als einfach: In knapp drei Jahrzehnten konnten daher bislang nur 40 solcher Braunen Zwerge abgebildet werden. Mit einem neuen Suchverfahren ist es einem Team nun gelungen, gleich vier bislang unbekannte Braune Zwerge aufzuspüren und zu fotografieren.

HIP 21152

Bild des Braunen Zwerges (im roten Kreis), der um den Stern HIP 21152 entdeckt wurde, aufgenommen mit dem  SPHERE-Instrument am Very Large Telescope. Bild: M. Bonavita et al., MNRAS, Juli 2022   [Großansicht]

Braune Zwerge sind geheimnisvolle astronomische Objekte, die die Lücke zwischen den massereichsten Planeten und den masseärmsten Sternen füllen und eine Mischung aus stellaren und planetarischen Eigenschaften aufweisen. Aufgrund dieser hybriden Natur sind sie sowohl für unser Verständnis von Sternen als auch von Riesenplaneten von wesentlicher Bedeutung.

Braune Zwerge, die einen Zentralstern in ausreichender Entfernung umkreisen, sind besonders wertvoll, da sie direkt fotografiert werden können – im Gegensatz zu den Braunen Zwergen, die zu nahe an ihrem Stern sind und daher von dessen Helligkeit überstrahlt werden. Dies ermöglicht es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die Details der kalten, planetenähnlichen Atmosphären von Braunen Zwergen um Sterne zu untersuchen. Trotz bemerkenswerter Anstrengungen bei der Entwicklung neuer Beobachtungs- und Bildverarbeitungstechnologien sind direkte Entdeckungen von Braunen Zwergen, die Begleiter von Sternen sind, jedoch eher spärlich: In fast drei Jahrzehnten der Suche konnten nur etwa 40 dieser Systeme abgebildet werden.

Forschenden unter der Leitung von Mariangela Bonavita von der Open University und Clémence Fontanive vom Center for Space and Habitability (CSH) und dem NCCR PlanetS an der Universität Bern ist es nun gelungen, vier neue Braune Zwerge direkt abzubilden. Dies ist das erste Mal, dass mehrere neue Systeme mit Braunen Zwergen, welche ihren Zentralstern auf einer großen Umlaufbahn umkreisen, gleichzeitig entdeckt wurden.

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"Braune Zwerge, die in einem weiten Orbit um einen Stern kreisen, sind zunächst einmal selten und ihre direkte Entdeckung stellt eine große technische Herausforderung dar, da die Zentralsterne unsere Teleskope mit ihrer Helligkeit blenden", sagt Bonavita. Die meisten Beobachtungen, die bisher durchgeführt wurden, zielten blind auf zufällige Sterne in jungen Sternhaufen ab. "Ein alternativer Ansatz, um die Anzahl der Entdeckungen zu erhöhen, besteht darin, nur solche Sterne zu beobachten, die Hinweise auf ein zusätzliches Objekt in ihrem System zeigen", erklärt Fontanive.

So kann beispielsweise die Art und Weise, wie sich ein Stern unter dem Einfluss von der Schwerkraft eines Begleiters bewegt, ein Hinweis auf letzteren sein, unabhängig davon, ob es sich dabei um einen Stern, einen Planeten oder etwas dazwischen handelt. "Wir haben das COPAINS-Tool entwickelt, das die Arten von Begleitern vorhersagt, die für die beobachteten Anomalien in den Sternbewegungen verantwortlich sein könnten", so Fontanive weiter.

Mithilfe des COPAINS-Tools wählte das Forschungsteam 25 nahe gelegene Sterne aus den Daten der Raumsonde Gaia der europäischen Weltraumagentur ESA aus, die vielversprechend für die direkte Entdeckung von verborgenen, massearmen Begleitern erschienen. Mit dem Instrument SPHERE am Very Large Telescope in Chile beobachteten sie diese Sterne und entdeckten erfolgreich zehn neue Begleiter, darunter fünf massearme Sterne, einen Weißen Zwerg und vier bislang unbekannte Braune Zwerge mit Umlaufbahnen, die von denen des Jupiters bis zu denen des Pluto reichen.

"Diese Ergebnisse erhöhen die Zahl der bekannten Braunen Zwerge, die Sterne in großen Entfernungen umkreisen, beträchtlich und erhöhen die Entdeckungsrate im Vergleich zu allen bisherigen bildgebenden Untersuchungen", erklärt Bonavita. Im Moment ist dieser Ansatz noch auf die Signaturen von Braunen Zwergen und Sternbegleitern beschränkt, aber zukünftige Phasen der Gaia-Mission werden diese Methoden auf kleinere Massen ausweiten und die Entdeckung neuer riesiger Exoplaneten ermöglichen.

"Abgesehen davon, dass wir so viele neue Entdeckungen auf einmal gemacht haben, demonstriert unser Programm auch die Leistungsfähigkeit dieser Suchstrategien", ergänzt Fontanive. "Dieses Ergebnis war nur möglich, weil wir davon überzeugt waren, dass die Kombination von weltraum- und bodengestützten Einrichtungen zur direkten Abbildung von Exoplaneten das Ganze größer macht als die Summe seiner Teile. Wir hoffen, dass dies der Beginn einer neuen Ära der Synergie zwischen verschiedenen Instrumenten und Nachweismethoden sein wird", so Bonavita abschließend.

Über die Entdeckung berichtet das Team in einem Fachartikel, der in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.

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siehe auch
Braune Zwerge: Neues zur Entstehung Brauner Zwerge - 4. März 2022
Braune Zwerge: Entstanden wie Sterne oder wie Planeten? - 15. April 2019
Braune Zwerge: Jets sprechen für sternähnliche Entstehung - 28. Juli 2015
Links im WWW
Bonavita, M. et al. (2022): Results from The COPAINS Pilot Survey: four new BDs and a high companion detection rate for accelerating stars, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 513, 5588
Universität Bern
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