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BRAUNE ZWERGE
Wie ein Stern zum Braunen Zwerg wird
von Stefan Deiters
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19. Mai 2016

Wenn es ein Objekt einmal zum richtigen Stern geschafft hat, muss das nicht bedeuten, dass dies immer so bleibt: Astronomen haben jetzt einen Braunen Zwerg aufgespürt, der offenbar zuvor einmal ein normaler Stern war, dann aber von einem nahen Weißen Zwerg so stark kannibalisiert wurde, dass er sich in einen Braunen Zwerg verwandelt hat.

J1433

So stellen sich die Astronomen das Objekt J1433 vor. Der Braune Zwerg (links) war einmal ein richtiger Stern, wurde aber von dem nahen Weißen Zwerg so stark kannibalisiert, dass er zu einem substellaren Objekt geworden ist. Bild: Rene Breton, University of Manchester [Großansicht

Ein internationales Astronomenteam nutzte das Instrument X-Shooter am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO, um das leuchtschwache Doppelsternsystem SDSS J143317.38+101123.3, kurz J1433, zu beobachten. Das System ist rund 730 Lichtjahre von der Erde entfernt und besteht aus einem Objekt mit der etwa 60-fachen Masse des Jupiter und einem Weißen Zwergstern.

Weiße Zwerge sind die Endphase der Entwicklung von sonnenähnlichen Sternen. Es handelt sich bei ihnen praktisch um den kompakten und noch glühenden "Aschekern" einer erloschenen Sonne. Im System J1433 sind sich beide Komponenten so nahe, dass der eine Partner den anderen in nur 78 Minuten umrundet.

Und diese Nähe hatte offenbar ihren Preis: Dem kompakten Weißen Zwerg war es so möglich, große Mengen an Material von seinem Partner abzuziehen - die Astronomen schätzen, dass es insgesamt rund 90 Prozent seiner ursprünglichen Masse waren. Das Objekt wurde dadurch von einem normalen Stern zu einem sogenannten Braunen Zwerg.

Braune Zwerge sind Objekte, die wie ein normaler Stern durch den Kollaps einer Gaswolke entstehen, dann aber nicht eine ausreichend große Masse erreichen, um die nuklearen Fusionsprozesse, die etwa auch unsere Sonne zum Leuchten bringen, dauerhaft zu zünden.

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Der Braune Zwerg im System J1433 hatte eine andere Geschichte: Er war einmal ein richtiger Stern, wurde dann aber durch das andauernde Abziehen von Material durch den Weißen Zwerg zu einem Braunen Zwerg. Mit dem Instrument X-Shooter konnten die Astronomen die Signale des nur sehr lichtschwachen Braunen Zwergs aufspüren.

"Unser Wissen über die Entwicklung von Doppelsternsystemen deutete darauf hin, dass Braune Zwerge in solchen Konstellationen recht häufig sein sollten, wenn der Stern eine solche Verwandlung überstehen kann", so Juan Venancio Hernández Santisteban von der University of Southampton. "Allerdings wurden bislang nur sehr spärliche Hinweise auf die Existenz von Braunen Zwerge in solchen Systemen entdeckt. Unsere Ergebnisse zeigen nun, dass eine erfolgreiche Verwandlung von einem Stern zu einem Braunen Zwerg tatsächlich möglich ist."

Den Astronomen ist es auch gelungen, die Oberflächentemperatur des Braunen Zwergs zu bestimmen. Diese schwankt, aufgrund der starken Strahlung des noch heißen Weißen Zwergs, deutlich zwischen der Seite, die dem Weißen Zwerg zugewandt ist und der abgewandten Hemisphäre. Im Durchschnitt liegt der Unterschied bei 57 Grad Celsius, die Temperaturdifferenz zwischen den heißesten Bereichen und den kältesten Regionen auf der Oberfläche des Braunen Zwergs beträgt sogar 200 Grad Celsius.

Die Erstellung einer Oberflächentemperaturkarte für den Braunen Zwerg ist für die Erforschung solcher substellaren Objekte von großer Bedeutung: "Bei vielen Gasplaneten, den sogenannten 'heißen Jupitern', kann die Strahlung des Sterns den inneren Wärmefluss des Planeten komplett überlagern" erläutert Professor Christian Knigge von der University of Southampton. Bei dem jetzt untersuchten Braunen Zwerg hingegen sei beides vergleichbar groß. "Damit bewegen wir uns in einem bislang unerforschten Regime, was dieses Objekt zu einem wertvollen Laboratorium für Atmosphären von solchen Objekten und Planeten macht."

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature erschienen ist.

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Links im WWW
Preprint des Fachartikel bei arXiv.org
ESO
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