Das Foto eines nahen Sterns und seines Begleiters, dessen Temperatur mit der eines heißen Sommertages in Arizona vergleichbar ist, wurde am 20. Oktober 2011 vom Penn State Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik Kevin Luhman im Rahmen der „Signposts of Planets“-Konferenz am Goddard Space Flight Center der NASA präsentiert. Eine Studie, welche die Entdeckung beschreibt, wird im Astrophysical Journal veröffentlicht.
„Dieser Planeten-ähnliche Begleiter ist das kälteste Objekt, dass jemals außerhalb unseres Sonnensystems direkt fotografiert wurde“, sagte Luhman, der das Entdeckungsteam leitete. „Seine Masse entspricht der Masse von vielen bekannten extrasolaren Planeten – zwischen sechs und neun Jupitermassen – aber auf der anderen Seite ist es mehr wie ein Stern. Im Wesentlichen ist das, was wir gefunden haben, ein sehr kleiner Stern mit einer Atmosphärentemperatur so kühl wie die der Erde.“
Luhman klassifiziert dieses Objekt als einen „Braunen Zwerg“, ein Objekt, das sich wie ein Stern aus einer massiven Gas- und Staubwolke bildete. Aber die Masse, die ein Brauner Zwerg ansammelt, reicht nicht aus, um thermonukleare Reaktionen in seinem Kern zu zünden, was in einem verhinderten Stern resultiert, welcher sehr kühl ist. Im Falle des neuen Braunen Zwergs haben die Wissenschaftler die Temperatur seiner Oberfläche auf 26 bis 71 Grad Celsius geschätzt – möglicherweise so kühl wie ein Mensch.
Seit der Entdeckung von Braunen Zwergen im Jahr 1995 haben Astronomen versucht, neue Rekordbrecher für den kältesten Braunen Zwerg zu finden, weil diese Objekte für die Untersuchung der Atmosphären von Planeten mit erdähnlichen Temperaturen außerhalb unseres Sonnensystems wertvolle Laboratorien darstellen.
Astronomen gaben dem Braunen Zwerg die Bezeichnung „WD 0806-661 B“, weil es der Begleiter eines Objekts namens „WD 0806-661“ ist. Dies ist ein „Weißer Zwerg“, der Kern eines sonnenähnlichen Sterns, bis seine äußeren Schichten während der letzten Phasen seiner Entwicklung in den Weltraum abgestoßen wurden. „Die Entfernung dieses Weißen Zwerges von der Sonne beträgt 63 Lichtjahre, womit er verglichen mit den meisten Sternen in unserer Galaxie sehr nah an unserem Sonnensystem liegt“, sagte Luhman.
„Die Entfernung zwischen diesem Weißen Zwerg und seinem Begleiter, dem Braunen Zwerg, beträgt 2.500 Astronomische Einheiten (astronomical unit, AU) – etwa die 2.500-fache Distanz zwischen der Erde und der Sonne. Sein Orbit ist also sehr groß, verglichen mit den Umlaufbahnen von Planeten, welche sich innerhalb einer Scheibe aus wirbelndem Staub in der Nähe eines neu geborenen Sterns bilden“, sagte Adam Burgasser von der University of California in San Diego und Mitglied des Teams. Weil er einen so großen Orbit besitzt, sagen Astronomen, dass dieser Begleiter am wahrscheinlichsten in der selben Weise wie ein Doppelsternsystem entstand, von denen man weiß, dass sie sich weit voneinander entfernt wie dieses Paar bilden, während sie gravitativ aneinander gebunden bleiben.
Luhman und seine Kollegen präsentierten diesen neuen Kandidaten für den kältesten bekannten Braunen Zwerg in einer Studie, die im Frühling 2011 veröffentlicht wurde und jetzt haben sie seine rekordbrechend kalte Temperatur in einer neuen Studie bestätigt, die im Astrophysical Journal veröffentlicht wird.
Um ihre Entdeckung zu machen, durchsuchten Luhman und seine Kollegen Infrarotaufnahmen von über 600 Sternen in der Nähe unseres Sonnensystems. Sie verglichen Bilder von nahen Sternen, die im Abstand von mehreren Jahren gemacht wurden und suchten nach allen schwachen Lichtpunkten, welche die selbe Bewegung am Himmel zeigten, wie der anvisierte Stern. „Objekte mit kalten Temperaturen wie die Erde leuchten am hellsten in infraroten Wellenlängen“, sagte Luhman. „Wir benutzten das Spitzer Space Telescope der NASA, weil es das empfindlichste verfügbare Infrarotteleskop ist.“
Luhman und sein Team entdeckten den Braunen Zwerg WD 0806-661 B, wie er sich mit dem Weißen Zwerg WD 0806-661 auf zwei Spitzer-Aufnahmen von 2004 und 2009 bewegte. „Diese Animation ist eine lustige Illustration unserer Technik, weil sie die Methode darstellt, die für die Entdeckung Plutos in unserem eigenen Sonnensystem verwendet wurde“, sagte Luhman.
In einer ähnlichen neuen Entdeckung eines anderen kalten Braunen Zwergs haben der Penn State Postdoktorand John Bochanski und seine Kollegen die bislang genausten Messungen von Ammonium in der Atmosphäre eines Objektes außerhalb unseres Sonnensystems durchgeführt. „Diese neuen Daten haben eine viel bessere Qualität als bisher erreicht wurde, was es ermöglichte, die Atmosphären der kältesten Braunen Zwerge viel detaillierter als jemals zuvor zu studieren. Die Atmosphären gleichen stark den Atmosphären, die um Planeten herum möglich sind“, sagte Bochanski.
„Braune Zwerge, die so weit von ihren Zentralsternen entfernt sind, sind viel einfacher zu untersuchen als Planeten, die typischerweise schwer zu beobachten sind, weil sie von dem hellen Licht ihrer Sterne überstrahlt werden“, sagte Burgasser. „Braune Zwerge mit erdähnlichen Temperaturen erlauben uns, Theorien über die Atmosphären von Objekten außerhalb unseres Sonnensystems zu verfeinern, die vergleichbar kühle Atmosphären besitzen wie die unseres eigenen Planeten.“
Diese Forschungsarbeit wurde mit Fördergeldern der National Science Foundation und des NASA Astrophysics Theory Program finanziert.
Quelle: http://science.psu.edu/news-and-events/news-events/2011-news/Luhman10-2011
(THK)
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