Astronomen finden jupiterähnliche Wolkenbänder auf Luhman 16A

Künstlerische Darstellung des Braunen Zwergs Luhman 16A mit seinen Wolkenbändern. (Credits: Caltech / R. Hurt (IPAC))
Künstlerische Darstellung des Braunen Zwergs Luhman 16A mit seinen Wolkenbändern. (Credits: Caltech / R. Hurt (IPAC))

Ein Astronomenteam hat entdeckt, dass der nächstgelegene bekannte Braune Zwerg, Luhman 16A, Anzeichen für Wolkenbänder aufweist, die jenen von Jupiter und Saturn ähneln. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Technik der Polarimetrie verwendet haben, um die Eigenschaften von atmosphärischen Wolken jenseits des Sonnensystems zu bestimmen.

Braune Zwerge sind Objekte, die schwerer als Planeten aber leichter als Sterne sind. Typischerweise liegt ihre Masse zwischen 13 und 80 Jupitermassen. Luhman 16A ist Teil eines Doppelsystems, das einen weiteren Braunen Zwerg enthält, Luhman 16B. Dieses System ist mit einer Entfernung von 6,5 Lichtjahren das drittnächste nach Alpha Centauri und Barndards Stern. Beide Braunen Zwerge besitzen jeweils etwa 30 Jupitermassen.

Trotz der Tatsache, dass Luhman 16A und Luhman 16B ähnliche Massen und Temperaturen (um die 1.000 Grad Celsius) aufweisen und vermutlich zur selben Zeit entstanden, zeigen sie deutlich unterschiedliche Wettermuster. Luhman 16B zeigt keine Anzeichen für stationäre Wolkenbänder und gibt stattdessen Belege für irreguläre, fleckenhafte Wolken. Im Gegensatz zu Luhman 16A zeigt Luhman 16B daher bemerkenswerte Helligkeitsveränderungen infolge dieser Wolkenstrukturen.

“Wie die Erde und die Venus sind diese Objekte Zwillinge mit sehr unterschiedlichem Wetter”, sagte Julien Girard vom Space Telescope Science Institute (STSci) in Baltimore (Maryland), ein Mitglied des Entdeckungsteams. “Es kann Dinge wie Silikate oder Ammoniak regnen. Es ist wirklich sehr grausiges Wetter.”

Die Forscher nutzten ein Instrument am Very Large Telescope in Chile, um polarisiertes Licht aus dem System Luhman 16 zu untersuchen. Die Polarisation ist eine Eigenschaft des Lichts, die die Schwingungsrichtung der Lichtwelle darstellt. Polarisierte Sonnenbrillen blockieren eine Polarisationsrichtung, um das Blenden zu reduzieren und den Kontrast zu verbessern.

“Anstatt zu versuchen, dieses Blenden zu blockieren, versuchen wir es zu messen”, erklärte der Hauptautor Max Millar-Blanchaer vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena (Kalifornien). Durch die Messung der bevorzugten Polarisationsrichtung des Lichts aus einem fernen System können Astronomen die Präsenz von Wolken ableiten, ohne die Wolkenstrukturen direkt aufzulösen. “Sogar aus Lichtjahren Entfernung können wir die Polarisation verwenden, um zu bestimmen, was dem Licht auf seiner Bahn begegnete”, ergänzte Girard.

“Um festzustellen, was dem Licht auf seiner Bahn begegnete, verglichen wir Beobachtungen und Modelle mit unterschiedlichen Eigenschaften: Braune Zwerge mit Atmosphären mit festen Wolkendecken, geteilten Wolkenbändern und sogar Braune Zwerge, die sich aufgrund ihrer schnellen Rotation abflachen. Wir fanden heraus, dass nur Atmosphärenmodelle mit Wolkenbändern zu unseren Beobachtungen von Luhman 16A passen”, sagte Theodora Karalidi von der University of Central Florida in Orlando (Florida), ein Mitglied des Entdeckungsteams.

Die Polarimetrietechnik ist nicht auf Braune Zwerge beschränkt. Sie kann auch auf Exoplaneten um ferne Sterne angewandt werden. Die Atmosphären von heißen Gasriesen ähneln jenen von Braunen Zwergen. Obwohl die Messung des Polarisationssignals von Exoplaneten aufgrund ihrer relativen Schwäche und Nähe zu ihrem Zentralstern anspruchsvoller sein wird, können die von Braunen Zwergen gewonnenen Informationen möglicherweise zu zukünftigen Untersuchungen beitragen.

Das kommende James Webb Space Telescope der NASA wäre imstande, Systeme wie Luhman 16 zu untersuchen, um nach Anzeichen für Helligkeitsveränderungen im Infrarotbereich zu suchen, die auf Wolkenstrukturen hinweisen. Das Wide Field InfraRed Survey Telescope (WFIRST) wird mit einem Koronografen ausgestattet sein, der Polarisationsmessungen durchführen kann. Es könnte in der Lage sein, riesige Exoplaneten in reflektiertem Licht zu registrieren und letztendlich auch Belege für Wolken in deren Atmosphären.

Die Studie wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal freigegeben.

Quelle

(THK)

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