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STERNE
Die
Masse der lichtschwächsten Sterne
Redaktion
astronews.com
21. März 2001
Wo liegt die Grenze zwischen Braunen Zwergen und normalen
Sonnen? Ab wann ist ein Objekt ein Planet? Diese Fragen machen
deutlich, dass unter den massearmen Objekten noch so manches unklar
ist und auf neue, bessere Erklärungen wartet. Leider gehören die
massearmen Sterne auch zu den lichtschwächsten Vertretern ihrer
Art, was die Forschungen erheblich erschwert. Wissenschaftlern des
Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg sind trotzdem
einen wichtigen Schritt weiter gekommen.
Die zwischen 1993 und 2000 beobachteten relativen Positionen der
beiden Sterne in LHS 1070. In dieser Zeit haben sie etwa die Hälfte ihres
gegenseitigen Umlaufs zurückgelegt.
Bild:
MPG/Max-Planck-Instuitut für Astronomie |
Den Heidelberger
Forschern gelang es unlängst, die Masse von zwei sehr massearmen und somit auch
äußerst lichtschwachen Sternen zu bestimmen. Dies wird, so die Hoffnung, den Astronomen ermöglichen, ihre Modelle für Aufbau und
Eigenschaften der schwächsten Sterne direkt zu überprüfen und damit auch die
Grenze zwischen schwachen, sehr massearmen Sternen und den sogenannten "Braunen Zwergen" genauer zu ziehen.
Braune Zwerge sind sternähnliche Himmelskörper, die nicht genug Masse haben,
um die nuklearen Fusionsprozesse in ihrem Inneren zu zünden. Die
Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass dazu mindestens rund sieben Prozent der
Masse unserer Sonne nötig sind. Braune Zwerge sind somit ein
Zwischending zwischen den echten Sternen und den Planeten.
Die schwachen,
vergleichsweise kühlen Sterne stellen zahlenmäßig bei weitem die größte Gruppe
unter den Sternen unseres Sternsystems, der Milchstraße, dar. Sie tragen auch
den größten Anteil zu ihrer Masse bei. Ihre Atmosphären sind so kühl, dass sich
in ihnen Moleküle und sogar Staubkörner bilden können. Diese - physikalisch
gesehen - etwas unübersichtliche Lage führt zu großen Schwierigkeiten in ihrem
Verständnis. Deshalb ist gerade bei den schwächsten Sternen die empirische
Bestimmung einer so grundlegenden Eigenschaft wie der Masse besonders bedeutsam,
bietet sie doch die Möglichkeit, die Richtigkeit der verwendeten Modelle zu
überprüfen. Seit der Entdeckung der Braunen Zwerge vor fünf Jahren kommt dem
auch grundsätzlichere Bedeutung zu: Nur richtige Modelle erlauben es, aufgrund
der äußerlich beobachtbaren Eigenschaften zwischen Sternen und Braunen Zwergen
zuverlässig zu unterscheiden.
Eine direkte Bestimmung der Masse von
Sternen ist nur in Doppelsternsystemen möglich, wo sie sich mit Hilfe des 3.
Keplerschen Gesetzes aus Abstand und Umlaufzeit berechnen lässt. Die
masseärmsten Sterne haben aber eine so geringe Leuchtkraft, dass diese
Untersuchungen nur möglich sind, wenn solche Sternpaare in der nächsten
Sonnenumgebung gefunden werden. Massenbestimmungen für die schwächsten Sterne
blieben deshalb Mangelware.
Astronomen des Max-Planck-Instituts für
Astronomie in Heidelberg ist es jetzt in Zusammenarbeit mit anderen deutschen
und israelischen Kollegen gelungen, die beiden bisher geringsten Sternmassen
empirisch zu bestimmen. Bei der Suche nach Doppelsternen unter sonnennahen
Sternen stießen sie 1993 an der Grenze des Sternbilds Walfisch auf einen sehr
lichtschwachen Stern mit der Katalognummer LHS 1070. Dieser wird seinerseits von
einem engen Doppelstern mit noch deutlich lichtschwächeren Komponenten umkreist.
An Teleskopen auf dem Calar Alto in Südspanien und auf La Silla in Chile
verfolgten die Wissenschaftler den Bahnumlauf dieses Doppelsterns im
Dreifachsystem. Mit der besonderen Technik der Speckle-Interferometrie konnten
sie eine Genauigkeit der einzelnen Positionsmessungen von mehr als 1/200
Bogensekunde erreichen. Auf dem Mond würde dies einer Strecke von knapp 10 Metern
entsprechen.
Als die Wissenschaftler im Jahr 2000 etwa den halben
Bahnumlauf des Doppelsterns beobachtet hatten, konnten sie erstmals die Massen
seiner beiden Komponenten bestimmen. Es ergaben sich für beide dieser äußerst
lichtschwachen Sterne Werte von sieben bis acht Prozent der Sonnenmasse. Damit sind sie nur etwa
80 Mal so schwer wie der Planet Jupiter und gehören zu den masseärmsten Sternen
überhaupt. Die verbleibende Unsicherheit der Massen rührt daher, dass die
Entfernung dieses Sternsystems, die hier in die Bestimmung der Massenwerte
eingeht, bisher nicht mit der heute möglichen Genauigkeit gemessen werden
konnte. Deshalb ist es nicht völlig auszuschließen, dass es sich bei den beiden
Komponenten des Doppelsterns doch noch um Braune Zwerge handelt. In jedem Fall
aber werden diese Beobachtungen eine wichtige Prüfung der
Modelle für die kleinsten Sterne liefern, insbesondere für den kritischsten
Übergangsbereich zu den Braunen Zwergen hin.
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