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Vier Braune Zwerge im Orbit um Stern direkt abgebildet
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
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.
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.
"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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