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Autor: Axel Orth / 06. Oktober 2008, 23:02 Uhr

Bedeckter Himmel auf Braunen Zwergen

Ein Astronomenteam konnte mit dem Keck-II-Teleskop auf Hawaii Hinweise auf das Wetter auf zwei gescheiterten Sternen in unserer stellaren Nachbarschaft beobachten.

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Looper et al.

Bilder des Brauner-Zwerg-Paares 2M1404AB bei verschiedenen Infrarot-Wellenlängen. Im ersten Bild ist Stern B, der kühlere Partner, wesentlich heller als Stern A. Bei größeren Wellenlängen ist Stern B schwächer.
(Bild: Looper et al.)
Beide Sterne, 2M1404A und 2M1404B, sind Braune Zwerge, Objekte mit Massen zwischen denen von Jupiter und normalen Sternen. Da sie nicht massiv genug waren, um die Wasserstofffusion zu zünden, haben sie sich abgekühlt, ihr Glanz ist verblichen. 2M1404B hat eine Masse von etwa drei Prozent der Sonnenmasse und befindet sich zusammen mit seinem etwas schwereren Schwesterstern 75 Lichtjahre entfernt im Sternbild Zentaur. Während 2M1404A - nennen wir ihn ab jetzt mal Stern A - in eine dicke, geschlossene Wolkendecke eingehüllt ist, scheint die Wolkendecke von 2M1404B (analog Stern B) aus vielen Flicken zu bestehen.

Wie kann jemand solche Details auf einem relativ kleinen Körper in immerhin 75 Lichtjahren Entfernung sehen, oder wenigstens vermuten? Nun, normalerweise sendet jeder Stern, auch ein Brauner Zwerg, umso mehr Strahlung aus, je massiver er ist; daher waren die Wissenschaftler überrascht, als sie herausfanden, dass Stern B mit nahezu 60 Prozent mehr Infrarotstrahlung um sich wirft als sein nur etwas massiverer Schwesterstern.

"Während kleinere Unterschiede schon bei drei anderen Braunen Zwergpaaren beobachtet werden konnten, kann hier der große Unterschied am ehesten durch aufreißende Wolken erklärt werden", sagt Dagny Looper von der Universität von Hawaii, Hauptautor einer Studie, die in der Oktoberausgabe des Astrophysical Journal erschien.

Wenn ein Brauner Zwerg sich bis zu dem Punkt abkühlt, wo Stoffe wie Enstatit und Eisen kondensieren, dann bilden sich dicke Wolken um den ganzen Körper, ähnlich wie Smog auf der Erde. Dieser Dunst absorbiert Licht, so dass ein Brauner Zwerg im nahen Infrarot dunkler erscheint, als er es ohne die Wolken wäre. Aber wenn Braune Zwerge weiter abkühlen, vergleichbar mit Temperaturen denen von Stern B (um die 900 Grad Celsius), dann verschwinden die Wolken plötzlich. Dieser "klare Himmel" führt dazu, dass der Braune Zwerg in bestimmten Wellenlängen jetzt heller erscheint als vorher, obwohl er sich doch abgekühlt hat.

Adam Contos/W.M.Keck

Die adaptive Optik von Keck II nutzt einen Laser, um atmosphärische Verzerrungen auszuregeln.
(Bild: Adam Contos/W. M. Keck)
"Der Vorgang, durch den der Himmel plötzlich aufklart, ist noch unbekannt", sagt Adam Burgasser, Assistant Professor am MIT. "Aber ähnliche Aufhellungen konnten auch in Flecken klaren Himmels in Jupiters Wolkendecke beobachtet werden. Es scheint eine interessante Verbindung zwischen Wolken auf Planeten und Wolken auf Braunen Zwergen zu geben."

Diese erstaunlichen Beobachtungen wären nicht möglich gewesen ohne die adaptive Optik des Keck-II-Teleskops, die dazu beitrug, die Unschärfe durch die Erdatmosphäre zu verringern und das nur schwer zu unterscheidende Braune-Zwerge-Paar aufzulösen, das ansonsten nur als ein einziger verschwommener Fleck zu sehen gewesen wäre - die beiden Sterne sind nur vier Astronomische Einheiten voneinander entfernt (1 AE = Entfernung Erde-Sonne). Das Optiksystem nutzt einen Laserstrahl, um durch Anregung von Natriumatomen in 90 Kilometern Höhe einen "künstlichen Stern" zu projizieren. Die Atmosphärenturbulenzen verzerren sowohl die Bilder der echten Sterne als auch des künstlichen Sterns. Der Grad der Verzerrung des künstlichen Sterns wird mehrere hundert Mal pro Sekunde gemessen und an einen flexiblen Spiegel gesandt, der seine Form entsprechend ändert und damit die Verzerrungseffekte des realen Sterns ausregelt. Der Lohn des Aufwands sind klare, scharfe Fotos mit einer Auflösungsgrenze von nur 0,04 Bogensekunden.

 
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