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Neues zur Entstehung Brauner Zwerge
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Ludwig-Maximilians-Universität München
astronews.com
4. März 2022
Braune Zwerge sind stellare Objekte, die nicht über
ausreichend Masse verfügen, um die nuklearen Fusionsprozesse in ihrem Inneren
dauerhaft zu zünden. Schon länger versucht man herauszufinden, wie Braune Zwerge
eigentlich genau entstehen. Neue Beobachtungen legen nun nahe, dass es
Unterschiede zur Entstehung sonnenähnlicher Sterne gibt.
Der Serpens Nebula im Sternbild Schlange: In
dieser Region wurde ein junger Brauner Zwerg
entdeckt, bei dem man deuteriertes Methan
nachweisen konnte.
Bild: ESO [Großansicht] |
Braune Zwerge sind seltsame Himmelskörper. Sie nehmen eine Art
Zwischenstellung zwischen Sternen und Planeten ein. In der Astrophysik werden
sie bisweilen als "missglückte Sterne" bezeichnet. Denn sie haben nicht genügend
Masse, um in ihrem Kern Wasserstoff zu verbrennen und wie Sterne zu leuchten.
Forschende diskutieren immer wieder, ob die Entstehung von Braunen Zwergen
einfach eine verkleinerte Version der Entstehung von sonnenähnlichen Sternen
ist.
Im Fokus haben die Astrophysikerinnen und Astrophysiker dabei die jüngsten
Braunen Zwerge, auch Proto-Braune Zwerge genannt. Sie sind nur wenige tausend
Jahre alt und befinden sich noch in der frühen Entstehungsphase. Die
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen dabei wissen, ob die
Zusammensetzung von Gas und Staub dieser Proto-Braunen Zwerge der in den
jüngsten sonnenähnlichen Proto-Sternen ähnelt. Im Mittelpunkt des Interesses
steht dabei Methan, ein einfaches und sehr stabiles Gasmolekül, das, wenn es
einmal entstanden ist, nur durch energiereiche physikalische Vorgänge zerstört
werden kann. Man findet es daher in mehreren extrasolaren Planeten.
In der Vergangenheit hat Methan eine grundlegende Rolle bei der Suche und
Untersuchung der Eigenschaften der ältesten Braunen Zwerge in unserer Galaxie
gespielt, die einige hundert Millionen bis Milliarden Jahre alt sind. Nun hat
ein Team um die Astrophysikerin Basmah Riaz Universitäts-Sternwarte München der
Ludwig-Maximilians-Universität erstmals eindeutig sogenanntes deuteriertes
Methan (CH3D) in drei verschiedenen Proto-Braunen-Zwergen nachgewiesen. Die
Entdeckung, so die Forscherin, sei der erste klare Nachweis von CH3D außerhalb
des Sonnensystems und ein unerwartetes Ergebnis.
Proto-Braune-Zwerge sind sehr kalt und dicht. Das macht es schwierig, sie im
nahen Infrarot auf Methansignaturen zu untersuchen. Im Millimeter-Wellenbereich
dagegen lassen sie sich leicht beobachten. Dort lässt sich zwar kein Methan
nachweisen, das aufgrund seiner Symmetrie keine spektrale Signatur im
Radiobereich hat, aber eben CH3D. Der erste Nachweis von CH3D war umso
erstaunlicher, da nach gängigen Theorien zur Entstehung Brauner Zwerge die
Proto-Braunen Zwerge mit zehn Kelvin kühler und dichter sind als Proto-Sterne.
Nach der chemischen Theorie wird CH3D bevorzugt gebildet, wenn das Gas warm ist,
also bei Temperaturen um 20 bis 30 Kelvin.
"Die Messungen implizieren, dass zumindest ein signifikanter Anteil des Gases
in einem Proto-Braunen Zwerg wärmer als zehn Kelvin ist, sonst dürfte CH3D dort
überhaupt nicht vorkommen", sagt Riaz. Die CH3D-Häufigkeitsmessung liefert auch
eine Schätzung der Methanhäufigkeit. Unerwartet ist auch, dass das LMU-Team CH3D
in drei Proto-Braunen Zwergen nachgewiesen hat, während dies bisher nur bei
einem sonnenähnlichen Proto-Stern gelang. Dies bedeutet, dass
Proto-Braune-Zwerge eine reichhaltige warme organische Chemie aufweisen und dass
diese kühlen, kompakten astrophysikalischen Objekte möglicherweise nicht einfach
eine verkleinerte Nachbildung von Protosternen sind.
"Das Methan in den Proto-Braunen-Zwergen könnte in den ältesten Braunen
Zwergen überleben oder auch nicht", sagt Wing-Fai Thi vom Max-Planck-Institut
für extraterrestrische Physik. Da eine warme Umgebung die Bildung komplexerer
Moleküle begünstigt, sind Proto-Braune-Zwerge interessante Objekte, um in
Zukunft nach diesen Molekülen zu suchen.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.
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