Braune Zwerge: Ein duales System mit besonderen Merkmalen

Ein duales System mit Besonderheiten
die Ermäßigung / idw / Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
17. Dezember 2020

Astronomen haben ein exotisches System entdeckt, das aus zwei jungen Braunen Zwergen besteht, die sich in großer Entfernung umkreisen. Obwohl sie wie riesige Exoplaneten aussehen, haben sie sich wie Sterne gebildet. Dies zeigt, dass die Mechanismen, die die Sternentstehung antreiben, offenbar auch ungewöhnliche Systeme ohne Sonne hervorbringen können.

Künstlerische Darstellung der beiden Braunen Zwerge, im Vordergrund Oph 98B in lila, im Hintergrund Oph 98A in rot. Die beiden Objekte sind von den Molekülwolken umgeben, in denen sie erzeugt wurden. Bild: Thibaut Roger / Bern Universität [Groansicht]

Sternentstehungsprozesse erzeugen manchmal mysteriöse astronomische Objekte, die als Braune Zwerge bezeichnet werden. Es ist nicht groß oder heiß genug, um sich als Sterne zu qualifizieren, und im Extremfall ist ihre Masse so klein und ihre Temperatur so niedrig wie die von Planeten. Braune Zwerge reisen wie Sterne oft alleine durch den Weltraum, können aber auch paarweise auftreten. Sie reisen dann zusammen in der Galaxie und umkreisen sich gegenseitig.

Forscher unter der Leitung von Clmence Fontanive von Zentrum für Raum und Bewohnbarkeit (CSH) und das National Research Center PlanetS haben nun ein so seltsames, sternenloses Doppelsystem von Braunen Zwergen entdeckt: das System CFHTWIR-Oph 98 (oder kurz Oph 98), das aus den beiden Objekten mit sehr geringer Masse Oph 98 A besteht und Oph 98 B. Es ist 450 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild der Schlangenträger. Die Forscher waren überrascht, dass sich die beiden Objekte in einer bemerkenswert großen Entfernung umeinander drehen, nämlich in etwa der fünffachen Entfernung von Pluto und der Sonne, was der 200-fachen Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht.

Das Paar ist ein seltenes Beispiel für zwei Objekte, die in vielerlei Hinsicht wie riesige außerirdische Planeten aussehen, die sich ohne einen Elternstern umkreisen. Die Masse der beiden Objekte, Oph 98 A, ist ein junger Brauner Zwerg mit der 15-fachen Masse des Jupiter, der fast genau an der Grenze zwischen Braunen Zwergen und Planeten liegt. Sein Begleiter, Oph 98 B, ist nur achtmal schwerer als Jupiter. Astronomische Objekte in solchen dualen Systemen sind durch ihre Anziehungskraft miteinander verbunden. Diese Verbindung wird stärker, wenn die Objekte massiver sind oder wenn sie näher beieinander liegen. Mit den extrem geringen Massen und dem sehr großen Abstand hat Oph 98 die schwächste Bindungsenergie aller bekannten binären Systeme.

Fontanive und ihre Kollegen entdeckten Oph 98 B durch Bilder der Hubble– Weltraumteleskop. „Braune Zwerge mit geringer Masse sind sehr kalt und emittieren sehr wenig Licht, und zwar nur durch Infrarot-Wärmestrahlung. Diese Wärmestrahlung ist extrem schwach und rot, und Braune Zwerge sind daher nur im Infrarotlicht sichtbar“, erklärt Fontantive . Darüber hinaus ist diese Region in eine dichte, staubige Wolke im Schlangenträger eingebettet, die sichtbares Licht streut. „Infrarotbeobachtungen sind der einzige Weg, um diese Substanz zu durchschauen“, betont Fontanive. „Um ein System wie Oph 98 zu erkennen, ist auch eine Kamera mit einer sehr hohen Auflösung erforderlich, da der Winkel zwischen den beiden Objekten tausendmal kleiner ist als die Größe des Mondes am Himmel.“

Das Hubble-Das Weltraumteleskop ist eines der wenigen Teleskope, die so schwer sichtbare Objekte wie diese Braunen Zwerge erkennen und so enge Winkel lösen können. Da Braune Zwerge kalt genug sind, bildet sich in ihrer Atmosphäre Wasserdampf, der charakteristische Merkmale im Infrarot erzeugt, die üblicherweise zur Identifizierung von Braunen Zwergen verwendet werden. Diese Wassersignaturen sind jedoch von der Erdoberfläche aus schwer zu erkennen. Das auch Hubble Das im Luftvakuum befindliche Teleskop ist ideal zur Untersuchung des Vorhandenseins von Wasserdampf in astronomischen Objekten.

„Beide Objekte sahen sehr rötlich aus und zeigten deutliche Anzeichen von Wassermolekülen. Dies bestätigt, dass Oph 98 B wahrscheinlich auch ein brauner Zwerg und kein Stern am Himmel neben Oph 98 A war“, erklärt Fontanive. . Das Team untersuchte auch Bilder, die vor 14 Jahren mit dem aufgenommen wurden Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop (CFHT) in Hawaii. Die beiden Braunen Zwerge waren auch auf diesen Fotos zu sehen.

‚Diesen Sommer haben wir das System erneut von einem anderen Observatorium in Hawaii aus beobachtet, dem UK Infrarot Teleskop. Basierend auf diesen Daten konnten wir bestätigen, dass sich Oph 98 A und B relativ zu anderen Sternen hinter ihnen gemeinsam über den Himmel bewegen, dh miteinander verbunden sind „, sagt Fontanive.

Das binäre System Oph 98 wurde erst vor drei Millionen Jahren in der Sternentstehungsregion Ophiuchus gebildet und ist daher auf astronomischen Zeitskalen äußerst jung. Das Alter des Systems ist viel kürzer als die normale Zeit, die zur Bildung von Planeten benötigt wird. Braune Zwerge wie Oph 98 A werden nach den gleichen Mechanismen wie Sterne erzeugt. Seine Größe Oph 98 B ist in der Tat die Größe eines Planeten. Der Wirt Oph 98 A verfügt jedoch nicht über genügend Materialreserven, um einen Planeten dieser Größe zu produzieren.

„Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass Oph 98 B wie sein Wirt durch dieselben Mechanismen gebildet werden musste, die Sterne erzeugen, und dies zeigt, dass die Prozesse, die Doppelsterne erzeugen, bei verkleinerten Versionen bis zu diesen Planetenmassen funktionieren.“ Fontanive kommentiert . „Mit der Entdeckung dieser Planetenwelten – die selbst bereits ungewöhnliche Produkte der Sternentstehung sind -, die in solch einer extremen Konfiguration miteinander verbunden sind, sehen wir ein unglaublich seltenes Ergebnis bei Sternentstehungsprozessen.“

Das Team berichtet über ihre Entdeckung in einem Fachartikel in der Zeitschrift Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe erschien.