
Braune Zwerge sind Objekte, die weniger massereich als die Sonne sind und keine Wasserstofffusion in ihrem Innern zünden können. Zumindest was ihre Masse betrifft, bilden sie eine Brücke zwischen Planeten und Sternen, und Astronomen vermuten, dass sie auf eine andere Weise entstehen und sich entwickeln als Planeten und Sterne. Mikrogravitationslinseneffekte sind eine ausgezeichnete Methode, um sie nachzuweisen, weil sie nicht von ihrem sehr schwachen Licht abhängt, sondern von ihren Massen.
Wenn das Licht von einem Stern einen Braunen Zwerg passiert, der als Mikrogravitationslinse agiert, entsteht ein verzerrtes Bild, das den Nachweis und die Einordnung des verzerrenden Objekts erlaubt. Man kann das mit einem Objekt vergleichen, das durch den Stiel eines Weinglases betrachtet wird. Bislang wurden 32 Braune Zwerge mit Hilfe des Mikrogravitationslinseneffekts entdeckt. Darunter sind fünf Einzelexemplare, aber die meisten befinden sich in Doppelsternsystemen und sind Begleiter eines schwachen Zwergsterns des M-Typs.
Sie legen wichtige Grenzen hinsichtlich der Entstehungsszenarien von Braunen Zwergen fest. Der entscheidende Parameter eines Braunen Zwergs ist seine Masse, aber es ist schwierig, die Masse einer Linse mit dem Mikrogravitationslinseneffekt zu messen. Bei dieser Methode misst man das verstärkte und verzerrte stellare Abbild, wenn es sich mit der Zeit verändert, weil der Beobachtungspunkt der Erde variiert. Aber die Technik bietet keinen Zugang zur Entfernung des Objekts, und je größer die Distanz ist, desto mehr Masse ist erforderlich, um die gleiche Stärke der Verzerrung zu bewirken.
Wissenschaftler haben dieses Problem erkannt und vorausgesagt, dass eine Parallaxenmessung die Distanz zu dem dunklen Objekt bestimmen würde, wenn es jemals gelänge, ein Mikrogravitationslinsenereignis aus zwei gut voneinander getrennten Beobachtungspunkten zu verfolgen. Die Parallaxe ist der scheinbare Winkelabstand zwischen den Positionen des Sterns an zwei verschiedenen Beobachtungsorten.
Das Weltraumteleskop Spitzer umkreist die Sonne auf einer erdnachlaufenden Umlaufbahn und ist momentan 1,66 Astronomische Einheiten von der Erde entfernt (eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Distanz zwischen Erde und Sonne). Spitzer ist einzigartig hinsichtlich dieser Fähigkeit und hat tatsächlich die Parallaxendistanzen von hunderten Mikrogravitationslinsenereignissen erfolgreich gemessen und damit Astronomen geholfen, die Massen der verzerrenden Objekte zu bestimmen.
Die Astronomen Jennifer Yee und In-Gu Shin vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) waren Mitglieder eines Teams, das Spitzer und bodengestützte Teleskope verwendete, um ein ungewöhnliches Mikrogravitationslinsenereignis zu untersuchen. Das Objekt mit der Katalogbezeichnung MOA-2016-BLG-231 liegt rund 9.400 Lichtjahre entfernt in der Scheibe unserer Galaxie.
Die Form seiner verzerrten Lichtkurve offenbart, dass es sich wahrscheinlich um ein Paar Brauner Zwerge mit Massen von etwa 21 beziehungsweise neun Jupitermassen handelt. Der kleinere liegt an der unteren Massengrenze, um als Brauner Zwerg zu gelten und nicht als Riesenplanet. Das ist erst das fünfte Doppelsystem, in dem beide Objekte Braune Zwerge sind. Verbesserte Statistiken ermöglichen Astronomen, die dafür notwendigen Entstehungsmechanismen anzugehen.
Abhandlung: „Spitzer Microlensing of MOA-2016-BLG-231L: A Counter-rotating Brown Dwarf Binary in the Galactic Disk“ von Sun-Ju Chung et al., The Astrophysical Journal 871, 179, 2019.
(THK)
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