Mysteriöse Objekte mit unklarer Herkunft

Internationale Tagung: Vor 50 Jahren wurden Braune Zwerge erstmals theoretisch vorhergesagt, bisheute stellen sie für die Wissenschaft ein Rätsel dar

Vor 50 Jahren existierten sie zunächst nur als theoretische Vorhersage, erst 30 Jahre später wurden sie tatsächlich auch nachgewiesen: Braune Zwerge zählen bis heute zu den mysteriöseren unter den Himmelskörpern. Die von dem Astronomen Shiv Kumar 1962 erstmals postulierten exotischen Objekte stellen eine Art "Missing Link" zwischen Sternen und Planeten dar. Wie sie entstehen, ist immer noch ein Rätsel. Das anstehende Jubiläum nahmen anerkannte Experten nun zum Anlass, sich vom 21.-24. Oktober zu einer internationalen Tagung auf Schloss Ringberg am Tegernsee in Bayern zusammenzufinden. Erwartet werden neben Shiv Kumar auch die Entdecker der ersten Braunen Zwerge, Ben Oppenheimer, Rafael Rebolo und Gibor Basri.

Braune Zwerge haben eine Masse von unterhalb 75 Jupitermassen. Das bedeutet, dass ihre Masse weniger als ein Zehntel der Sonnenmasse beträgt. Mit einer Oberflächentemperatur von unter 300 bis 2500 °C sind sie viel kühler als die Sonne, an deren Oberfläche 5500°C herrschen. Braune Zwerge werden oft als verhinderte Sterne bezeichnet, da sie zu kühl und zu massearm sind, um mittels Kernfusion wie die Sonne oder andere Sterne zu leuchten. Dennoch haben sie auch Eigenschaften ähnlich denen von Riesenplaneten, beispielsweise relativ kühle Atmosphären, in denen sich Wolken bilden können. Deshalb stellt ihre Erforschung einen Schlüssel zum Verständnis sowohl der Entstehung und Entwicklung von Planeten dar als auch der von massearmen Sternen.

Eher rote als braune Zwerge

Die Existenz von Objekten, die im Gegensatz zu Sternen nicht genügend innere Energiequellen haben, um lange gleich bleibend zu leuchten, wurde bereits 1962 von Shiv Kumar vorhergesagt. Den Begriff "Brauner Zwerg" führte 1975 Jill Tarter ein, die jetzt am SETI Institut forscht. Die eigentliche Farbe von Braunen Zwergen ist jedoch eher rot oder magentafarben. Und so sind Braune Zwerge nicht nur sehr leuchtschwach, sondern strahlen auch überwiegend im Infrarotlicht. Erst gewaltige technische Fortschritte insbesondere bei Infrarotdetektoren ermöglichte ihre Entdeckung Mitte der 90er Jahre.

Einer der ersten Braunen Zwerge, Teide 1, tauchte 1994 als ungewöhnlich rotes Objekt in der Kamera von Rafael Rebolo vom Instituto de Astrofísica de Canarias auf und wurde von Gibor Basri als junger brauner Zwerg bestätigt. Ein noch kühleres Objekt fanden im gleichen Jahr Ben Oppenheimer und Tadashi Nakajima mit dem Hubble Weltraumteleskop. Bei dem Begleiter des Sterns Gl229 konnten sie sogar Methan in der Atmosphäre nachweisen.

Die Wolken die sich in den kühlen Atmosphären Brauner Zwerge bilden können, bestehen anders als auf der Erde statt aus Wasser etwa auch aus Eisen, wie Christiane Helling und Mark Marley in ihren Modellrechnungen zeigen. Letztes Jahr gelang es Astronomen um Mike Cushing mit dem WISE-Satelliten die ersten so genannten Y-Zwerge zu entdecken. Sie sind mit Temperaturen unter 300 Grad die bisher kühlsten, sich frei bewegenden bekannten Himmelsobjekte.

Rätselhafte Herkunft

Eine sternähnliche Entstehung durch Schwerkraft-Kollaps von Gas- und Staubwolken ist wegen ihrer geringen Masse nicht einfach zu erklären, erscheint manchen Forschern jedoch trotzdem denkbar. Eines von vielen anderen Szenarien ist das Herausschleudern von "stellaren Embryos" aus der Entstehungswolke, bevor sie zu fertigen Sternen heranwachsen können.

"Einige Beobachtungen weisen aber tatsächlich auf eine sternähnliche Entstehung hin. So entdeckte man Braune Zwerge, die in Isolation entstanden sind, sowie Doppel-Braune Zwerge mit weiten Abständen - beides Fälle, die nicht auf starke dynamische Wechselwirkungen hindeuten. Auch fand man von Scheiben umgebene junge Braune Zwerge, die Jet-Ströme herausschleudern - ähnlich wie bei neugeborenen Sternen", erläutern Viki Joergens und Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (MPIA). Ihrem Team gelang in diesem Jahr erstmals die Beobachtung dieser Scheiben bei Submillimeterwellenlängen mit dem Herschel-Weltraumteleskop sowie der Nachweis von herausgeschleuderten Gasströmen mit dem VLT Observatorium der ESO. Auch im Millimeterbereich wurden die Scheiben durch ein Team um Leonardi Testi mit dem ALMA Observatorium der ESO gesehen.

Die durch Viki Joergens und Thomas Henning vom MPIA organisierte Tagung unter dem Titel "50 Years of Brown Dwarfs" wird einen regen Austausch zwischen Beobachtern und Theoretikern ermöglichen und viele der weltweit renommiertesten Fachleute auf diesem Gebiet zusammen führen. (red, derstandard.at, 23.10.2012)