Astronomen haben mit Hilfe der NASA-Teleskope Spitzer und Hubble die stürmische Atmosphäre eines Braunen Zwergs untersucht und die bislang detaillierteste „Wetterkarte“ für diese Klasse kalter, sternähnlicher Himmelskörper erstellt. Die Vorhersage zeigt windgetriebene, planetengroße Wolken, die diese seltsamen Welten einhüllen.
Braune Zwerge aus sich verdichtendem Gas – wie Sterne -, aber besitzen nicht genügend Masse, um Wasserstoffatome zu verschmelzen und [dadurch] Energie zu produzieren. Stattdessen sind diese Objekte, die von Manchen als verhinderte Sterne bezeichnet werden, mehr mit Gasplaneten und deren komplexen, variierenden Atmosphären vergleichbar. Die neue Forschungsarbeit ist ein Sprungbrett in Richtung eines besseren Verständnisses nicht nur über Braune Zwerge, sondern auch über die Atmosphären von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
„Mit Hubble und Spitzer waren wir imstande, verschiedene atmosphärische Schichten eines Braunen Zwergs zu betrachten, ähnlich wie Ärzte medizinische Bildgebungstechniken verwenden, um unterschiedliche Gewebearten des Körpers zu untersuchen“, sagte Daniel Apai von der University of Arizona in Tucson, der leitende Wissenschaftler der Forschungsarbeit, der die Ergebnisse am Dienstag auf dem Treffen der American Astronomical Society in Long Beach (Kalifornien) präsentierte. Eine Studie, die die Ergebnisse beschreibt, wird in den Astronomical Journal Letters veröffentlicht. Die Studie wurde von Esther Buenzli geleitet, die ebenfalls an der University of Arizona arbeitet.
Die Forscher richteten Hubble und Spitzer gleichzeitig auf einen Braunen Zwerg mit der langen Bezeichnung 2MASSJ22282889-431026 aus. Sie fanden heraus, dass sich sein Licht in Bezug auf Zeit, Helligkeit und Abschwächung etwa alle 90 Minuten veränderte, während der Körper rotierte. Aber noch überraschender war die Entdeckung des Teams, dass das Timing dieser Helligkeitsveränderung davon abhing, was sie in verschiedenen, infraroten Wellenlängen beobachteten.
Diese Veränderungen sind die Folge unterschiedlicher Schichten oder Flecken aus Materie, die den Braunen Zwerg in Stürmen umkreisen, die so groß wie die Erde selbst sind. Spitzer und Hubble sehen verschiedene atmosphärische Schichten, weil bestimmte infrarote Wellenlängen durch hoch liegenden Wasser- und Methandampf blockiert werden, während andere infrarote Wellenlängen aus viel tieferen Schichten stammen und durchdringen.
„Im Gegensatz zu den Wasser[dampf]wolken auf der Erde oder den Ammoniakwolken auf Jupiter bestehen Wolken auf Braunen Zwergen aus heißen Sandkörnchen, Tropfen aus flüssigem Eisen und anderen exotischen Komponenten“, sagte Mark Marley, ein Wissenschaftler am Ames Research Center der NASA in Moffett Field (Kalifornien) und Co-Autor der Abhandlung. „Deswegen gibt die von Spitzer und Hubble beobachtete atmosphärische Störung dem Begriff des ‚extremen Wetters‘ eine neue Bedeutung.“
Buenzli sagte, dies sei das erste Mal, dass Forscher die Veränderlichkeit der Atmosphäre eines Braunen Zwergs gleichzeitig in mehreren unterschiedlichen Höhen untersuchen konnten. „Obwohl Braune Zwerge im Vergleich zu Sternen relativ kühl sind, sind sie für irdische Verhältnisse sogar heiß. Dieses besondere Objekt ist zwischen 600 und 700 Grad Celsius heiß“, sagte Buenzli.
„Was wir hier sehen, ist ein Beleg für große, geordnete Wolkensysteme, die möglicherweise mit Riesenversionen des Großen Roten Flecks auf Jupiter vergleichbar sind“, sagte Adam Showman, ein Theoretiker von der University of Arizona, der an der Forschung beteiligt war. „Die asynchronen Lichtveränderungen liefern einen Fingerabdruck davon, wie die Wettersysteme des Braunen Zwergs vertikal aufgebaut sind. Die Daten sprechen dafür, dass Regionen auf dem Braunen Zwerg, in denen das Wetter tief in der Atmosphäre wolkenreich und reich an Silikatdampf ist, mit milderen, trockeneren Bedingungen in größeren Höhen übereinstimmen – und umgekehrt.“ Die Forscher planen, die Atmosphären Dutzender weiterer Brauner Zwerge mit Spitzer und Hubble zu beobachten.
„Aus Studien wie dieser werden wir viel über diese wichtige Objektklasse lernen, deren Masse zwischen der von Sternen und jener von jupitergroßen Planeten liegt“, sagte Glenn Wahlgren, Programmwissenschaftler für Spitzer am NASA-Hauptquartier in Washington. „Diese Technik wird ausgiebig verwendet werden, wenn wir in der Lage sind, einzelne Exoplaneten abzubilden.“
Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) betreibt die Spitzer Space Telescope Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden im Spitzer Science Center am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena durchgeführt. Die Daten werden im Infrared Science Archive am Infrared Processing and Analysis Center des Caltech archiviert. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.
Weitere Informationen über Spitzer:
http://spitzer.caltech.edu/
http://www.nasa.gov/spitzer
Das Hubble Space Telescope ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt zwischen der NASA und der European Space Agency. Das Goddard Space Flight Center in Greenbelt betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore führt die wissenschaftlichen Operationen von Hubble durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy Inc. in Washington geleitet.
Weitere Informationen über Hubble:
http://www.hubblesite.org/
http://www.nasa.gov/hubble
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-013
(THK)
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