Erstmals wurde ein leistungsfähiger Laser verwendet, um unser Wissen über einige der rätselhaftesten Himmelskörper außerhalb des Sonnensystems zu erweitern: Braune Zwerge. Obwohl sie bereits vor 20 Jahren entdeckt wurden, ist nur sehr wenig über Braune Zwerge bekannt – insbesondere warum sie es nicht schaffen, sich zu Sternen zu entwickeln. Wissenschaftler sagen, ein Teil der Antwort liege wahrscheinlich in den physikalischen Vorgängen, wie dichte Plasmen in ihnen verschmelzen.
Jetzt haben Forscher unter Leitung des York Plasma Institute der University of York und der Central Laser Facility des Science and Technology Facilities Council (STFC) Plasmagebilde erschaffen, um die Bedingungen nachzubilden, die mit jenen tief im Innern von Braunen Zwergen vergleichbar sind. Das konnten sie tun, indem sie einen der leistungsfähigsten Laser der Welt benutzten: Der Vulcan Petawatt Laser des STFC befindet sich in ihrem Laserlabor in Oxfordshire. Mit ihm führten sie die erste Untersuchung der Resistivität und der Viskosität im Innern von Braunen Zwergen durch.
Braune Zwerge schließen die Lücke zwischen sehr massearmen Sternen und Planeten und zeigen Eigenschaften beider Objektklassen. Obwohl sie in den Weiten des Weltraums zahlreich vorhanden sind, sind diese kleinen “Starlets” schwer zu entdecken. Sie sind klein und weisen kühle Temperaturen auf, deshalb sind sie schwach und schwer zu registrieren. Aber durch Messungen der Röntgenstrahlung, die von diesen Objekten emittiert wird, waren die Forscher in der Lage ein Profil dessen zu erstellen, wie innerhalb von Braunen Zwergen dichte Plasmen entstehen.
Die Ergebnisse, veröffentlicht im Journal Nature Communications, ebnen den Weg, um unser Wissen über diese Himmelskörper zu erweitern. Professor Nigel Woolsey vom Department of Physics der University of York sagte: “Braune Zwerge sind wirklich schwer zu beobachten, weil sie kühl sind und weil unsere Atmosphäre die Emissionen kühler Objekte absorbiert. Eines der Probleme, die man mit der dichten Materie von Braunen Zwergen hat, ist die Frage, wie diese Materie zusammenkommt und wie heiß sie wird.”
“Diese Grundlagenforschung erweitert unser Wissen über Materie in extremen Umgebungen und ergänzt unser Verständnis exotischer Objekte. Wir wissen es nicht genau, weil wir sie nicht sehen können, aber wir vermuten, dass es viele Braune Zwerge gibt. Es gibt eine Schätzung, laut der es so viele Braune Zwerge gibt wie Sterne. In unserer Galaxie gibt es mehr als 100 Milliarden Sterne”, sagte Woolsey.
Die Hauptautorin Dr. Nicola Booth, ehemals an der University of York und jetzt Experimentalforscherin an der Central Laser Facility des STFC, sagte: “Der Vulcan Petawatt Laser ist einer der wenigen Orte auf der Erde, wo wir Bedingungen erzeugen können, die jenen im Zentrum eines Braunen Zwergs nahekommen. Wir hoffen, dass unsere Experimente bei den zukünftigen Beobachtungen von Braunen Zwergen helfen können zu verstehen, wie Energie in diesen ‘Starlets’ transportiert wird.”
Man hofft, dass das neue Hauptobservatorium der NASA, das derzeit in den USA im Bau befindliche James Webb Space Telescope, Wissenschaftler unterstützen wird, Braune Zwerge zu verstehen. Die Forschungsarbeit wurde von der University of York und dem STFC in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Oxford, der University of Nevada, des Instituto Nazionale di Optica und der Queens University Belfast geleitet.
Abhandlung: “Laboratory measurements of resistivity in warm dense plasmas relevant to the microphysics of brown dwarfs” von N. Booth et al.
Quelle: http://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2015/research/browndwarfs-laser-physics/
(THK)
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