Braune Zwerge sind kleiner als Sterne, aber massereicher als Riesenplaneten – dadurch stellen sie ein natürliches Bindeglied zwischen der Astronomie und der Planetenforschung dar. Allerdings zeigen sie auch eine unglaubliche Vielfalt hinsichtlich ihrer Größen, Temperaturen, Zusammensetzung und mehr, weshalb sie schwer zu verstehen sind.
Eine neue Forschungsarbeit unter Leitung von Jacqueline Faherty von der Carnegie Institution for Science untersuchte verschiedene Eigenschaften von 152 potenziellen jungen Braunen Zwergen, um deren Vielfalt zu kategorisieren. Die Studie ergab, dass atmosphärische Eigenschaften hinter vielen ihrer Unterschiede stecken könnten – eine Entdeckung, die möglicherweise auch für Planeten außerhalb des Sonnensystems gilt. Die Forschungsarbeit wurde in The Astrophysical Journal Supplement Series veröffentlicht.
Wissenschaftler sind sehr an Braunen Zwergen interessiert, weil sie nicht nur die planetare Entwicklung, sondern auch die Sternentstehung zu erklären versprechen. Diese Objekte sind schwerer zu entdecken als massereichere und hellere Sterne, aber ihre Anzahl übersteigt die Anzahl normaler Sterne wie unserer Sonne deutlich. Sie repräsentieren die kleinsten und masseärmsten Objekte, die sich wie Sterne in der Galaxie bilden können, deshalb sind sie eine wichtige “Stütze” in der Astronomie.
Für den Moment können Daten über Braune Zwerge als Ersatz für Welten jenseits des Sonnensystems herangezogen werden, die wir mit zukünftigen Instrumenten wie dem James Webb Space Telescope zu untersuchen hoffen. “Braune Zwerge sind viel einfacher zu beobachten als Planeten, weil sie nicht durch die Helligkeit eines Zentralsterns überblendet werden”, erklärte Faherty. Aber die schiere Vielfalt, die wir bei den Eigenschaften der Population Brauner Zwerge sehen, bedeutet, dass es noch viel gibt, das noch unbekannt bleibt oder schlecht verstanden ist.
Braune Zwerge sind zu klein, um den Prozess der Wasserstofffusion aufrechtzuerhalten, der Sterne leuchten lässt. Daher kühlen sie nach ihrer Entstehung langsam ab und kontrahieren im Lauf der Zeit, wobei ihre Schwerkraft an der Oberfläche zunimmt. Das bedeutet, dass ihre Temperaturen fast so heiß wie ein Stern oder so kühl wie ein Planet sein können, was ihre atmosphärischen Bedingungen ebenfalls beeinflussen dürfte. Darüber hinaus schwanken ihre Massen zwischen sternähnlich und planetenähnlich, und sie zeigen eine große Vielfalt hinsichtlich ihres Alters und ihrer chemischen Zusammensetzung.
Indem sie die beobachtbaren Eigenschaften so vieler junger Kandidaten für Braune Zwerge maßen, waren Faherty und ihr Team (darunter Jonathan Gagné und Alycia Weinberger von der Carnegie Institution) in der Lage zu zeigen, dass diese Objekte eine breite Vielfalt bezüglich ihrer Farben, Spektraleigenschaften und mehr aufweisen. Die Ursache für diese Vielfalt zu identifizieren, war das Kernstück von Fahertys Arbeit. Durch die Lokalisierung der Geburtsorte vieler Brauner Zwerge konnte Faherty das Alter und Unterschiede bei der chemischen Zusammensetzung als Grund für diese große Vielfalt ausschließen. Damit blieben atmosphärische Bedingungen (Wetterphänomene oder Unterschiede bei der Wolkenzusammensetzung und -struktur) als der Hauptverdächtige für die extremen Unterschiede zwischen Objekten ähnlichen Ursprungs.
Alle in dieser Studie identifizierten Geburtsorte Brauner Zwerge sind Regionen, die ebenso Exoplaneten beherbergen, deshalb gelten die gleichen Ergebnisse auch für Riesenplaneten, die nahe Sterne umkreisen. “Ich betrachte diese jungen Braunen Zwerge als Geschwister von Riesenexoplaneten. Wie können sie nutzen, um zu erforschen, wie der planetare Alterungsprozess funktioniert, ähnlich wie bei engen Familienmitgliedern”, sagte Faherty.
Die anderen Co-Autoren der Studie sind: Adric R. Riedel, Kelle L. Cruz, Joseph C. Filippazzo, Erini Lambrides, Haley Fica, Vivienne Baldassare, Emily Lemonier und Emily L. Rice vom American Museum of Natural History, John R. Thorstensen vom Dartmouth College und C. G. Tinney von der University of New South Wales.
Quelle: https://carnegiescience.edu/news/brown-dwarfs-reveal-exoplanets%E2%80%99-secrets
(THK)
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