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Soweit ich weiß, ist ein Brauner Zwerg ein „Stern“, dessen Kern nie eine Fusionsreaktion durchgemacht hat, also wurde er nie ein Stern.
Ich habe mich also gefragt, ob es, abgesehen von der Umlaufbahn eines Sterns, einen Unterschied zwischen einem massereichen Planeten und einem Braunen Zwerg gibt?
Ich habe gehört, dass sie einen Exoplaneten mit der 5-fachen Masse von Jupiter gefunden haben und sagen, dass ein Brauner Zwerg in einem Doppelsternpaar war, wo der andere ein Stern ist: Was hindert ihn daran, als Planet klassifiziert zu werden?
Ich schätze, was ich wirklich verlange, ist eine klarere Definition eines Braunen Zwergs.
Stanley, es gibt wirklich keine sehr klare Definition und das ist immer noch ein scharf argumentierter Punkt.
Definitionen umfassen:
Braune Zwerge verbrennen Deuterium. In Modellen passiert dies, wenn sie massiver sind als etwa das 13-fache von Jupiter. Die Schwäche davon ist, dass wir glauben, dass isolierte Braune Zwerge aus einer Gaswolke kondensieren könnten, die weniger massiv ist als diese; und junge Braune Zwerge werden nicht dazu gekommen sein, Deuterium zu fusionieren.
Planeten müssen sich aus der Scheibe um einen Stern bilden. Das ist ok, aber: Braune Zwerge kann bilden sich auch aus der Scheibe und es ist auch möglich, dass Planeten durch Gezeiten von ihren Sternen befreit und allein im Weltraum gefunden werden.
Planeten müssen einen felsigen Kern haben. Früher galt dies als sicher, aber jetzt denken wir, dass Planeten unter bestimmten Umständen möglicherweise aufgrund einer Gasinstabilität in der Scheibe kollabieren können, ohne dass ein felsiger / eisiger Kern erforderlich ist. Es stimmt, dass Braune Zwerge keinen felsigen Kern haben sollten. Als Beobachtungsdefinition ist dies jedoch ziemlich hoffnungslos, da wir noch nicht einmal sagen können, ob Jupiter einen felsigen Kern hat.
Einen Eindruck von der Kontroverse kann man entnehmen, wenn man zwischen den Zeilen der IAU-Erklärung zur Definition von Planeten vs. Braunen Zwergen liest.
Planeten um Braune Zwerge bauen
Von: John Bochanski 5. Dezember 2012 
10
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Astronomen, die nach Planeten suchen, haben einen neuen Ort, an dem sie suchen müssen. Sogar die dünnen Scheiben um Braune Zwerge sind in der Lage, Körner zu bilden, die so groß sind, dass sie eines Tages möglicherweise zu einem felsigen Planeten zusammenwachsen.
Ein Künstler stellt sich vor, wie die Trümmerscheibe aussehen könnte, die einen Braunen Zwerg umgibt. Die winzigen Körner in dieser Scheibe, von Astronomen Staub genannt, ähneln in ihrer Größe feinem Ruß und Sand.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)
Während um viele junge Sterne Trümmerscheiben beobachtet wurden, ist die genaue Frage, wie sich Planeten in diesen Scheiben bilden, eine offene Frage. Jetzt haben Astronomen mit neuen Beobachtungen von einem der empfindlichsten Teleskope der Welt einen weiteren Hinweis zum Mysterium der Planetenentstehung hinzugefügt.
Der Astronom Luca Ricci (California Institute of Technology) leitete ein internationales Team, das kürzlich Ergebnisse aus Beobachtungen des Braunen Zwergs Rho-Oph 102 veröffentlichte. Sie beobachteten den ausgefallenen Stern mit der kombinierten Leistung von 15 bis 16 Radioantennen, die Teil der Atacama Large . sind Millimeter-/Submillimeter-Array (ALMA). Hoch in der chilenischen Wüste gelegen, werden die Spiegel von ALMA bei Fertigstellung des Teleskops im Jahr 2013 66 sein. Aber bereits die Sammlung von 7-Meter- und 12-Meter-Antennen bildet eines der empfindlichsten Teleskope der Welt. ALMA führt seit Ende 2011 wissenschaftliche Beobachtungen durch.
Der Braune Zwerg nennt die Sternentstehungsregion Rho Ophiuchi seine Heimat. Fadenkreuze markieren den Standort von Rho-Oph 102.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / DSS2 / D. Martin
Formationsfehler
Braune Zwerge beginnen wie ihre Hauptreihengeschwister. Eine Staub- und Gaswolke kollabiert, die Schwerkraft häuft die Komponenten fest an und bildet einen jungen Protostern in seinem Zentrum.
Bei Hauptreihensternen drückt die Schwerkraft nach innen, bis die Wasserstofffusion in ihrem Kern gestartet wird. Aber Braune Zwerge erreichen dieses entscheidende Stadium nie. Bevor die Temperaturen für die Wasserstofffusion hoch genug werden, erreicht das dicht gepackte Material stattdessen einen stabilen Zustand und wird zu einem Braunen Zwerg.
"Braune Zwerge sind das fehlende Bindeglied zwischen Gasriesenplaneten wie Jupiter und kleinen Sternen wie roten Zwergen", sagte Ian McLean, Astronom an der University of California in Los Angeles, in einer Erklärung.
Funkübertragung von einem Braunen Zwerg
Von: Govert Schilling 11. November 2020 0
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Die Entdeckung eines Braunen Zwergs im Radio verspricht zukünftige Exoplaneten-Erkennungen.
ASTRON / Danielle Futselaar
Zum ersten Mal haben Astronomen mit einem Radioteleskop einen kühlen Braunen Zwerg gefunden. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass zukünftige Radiountersuchungen sogar radioemittierende Exoplaneten aufdecken könnten, die zu cool sind, um sie mit anderen Mitteln zu entdecken. „Das ist ein sehr spannendes Ergebnis“, sagt David Charbonneau (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian).
Elektronen, die sich im Magnetfeld des Braunen Zwergs spiralförmig drehen, erzeugen die Radioemission, die wir sehen. Laut Studienleiter Harish Vedantham (ASTRON Netherlands Institute for Radio Astronomy) sind die Radiowellen eine niederenergetische Form der Synchrotronstrahlung. „Höchstwahrscheinlich erzeugen dieselben Elektronen auch Polarlichter in der Atmosphäre des Zwergsterns“, sagt er.
Radioemittierende Braune Zwerge sind an sich nicht überraschend: Radiowellen eines bekannten Braunen Zwergs wurden erstmals 2001 entdeckt. Und 2012 entdeckten Matthew Route und Aleksander Wolszczan (beide Penn State) Radioemissionen von einem kühlen „Methan-Zwerg, “ mit einer Oberflächentemperatur von nur 900 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Dieser Zwerg war jedoch zuerst durch sein Infrarotlicht im Two Micron All-Sky Survey (2MASS) gefunden worden, sodass die Astronomen wussten, wo sie ihre Radioschüssel ausrichten mussten.
Aber bisher haben Astronomen noch nie Braune Zwerge allein anhand ihrer Radioemission entdeckt. Jetzt hat der Low-Frequency Array (LOFAR) Two-Meter-Sky Survey das neue Objekt mit dem Namen BDR 1750+380 im Sternbild Herkules nur aufgrund seiner stark polarisierten Radiowellen entdeckt.
LOFAR ist ein internationales Netzwerk von mehr als 100.000 einfachen Antennen mit dem Kern in den Niederlanden. Aufgrund der niedrigen Frequenzen, die es erkennt, reagiert das Array empfindlich auf Emissionen von Braunen Zwergen und vielleicht sogar Planeten mit relativ kleinen Magnetfeldern.
Vedantham und seine Kollegen verwendeten das Gemini North-Teleskop und die Infrared Telescope Facility der NASA, beide auf Mauna Kea, Hawaii, um zu bestätigen, dass ihre Radioquelle ein echter Methanzwerg mit Spektraltyp ist T6,5 in einer Entfernung von etwas mehr als 200 Lichtjahren. Sein Magnetfeld ist mindestens 25 Gauss stark, vergleichbar mit Magnetfeldern im planetarischen Maßstab. Die Entdeckung erscheint am 10. November Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
„Es ist wichtig, dass die Existenz des Braunen Zwergs durch Infrarotbeobachtungen bestätigt wurde“, sagt Charbonneau. „Ein Funksignal allein würde sicherlich nicht ausreichen.“ Wolszczan stimmt zu. „Die Funkerkennung sagt nichts über den Spektraltyp des Objekts aus, obwohl Sie sein Magnetfeld und möglicherweise seine Rotationsperiode erhalten, wenn die erfasste Emission periodisch ist“, sagt er.
Die Autoren glauben, dass da noch mehr auf Lager ist. „Mit LOFAR wollen wir die Massenleiter bis zu jupiterähnlichen Planeten hinabsteigen, die zu schwach sind, um in bestehenden Infrarot-Durchmusterungen gefunden zu werden“, sagt Mitentdecker Joe Callingham (Leiden-Observatorium). Er hat dem Braunen Zwerg den Namen Elegast verliehen, nach einem zwergartigen Geist in einem mittelniederländischen Gedicht aus dem 12. Jahrhundert.
„Ich freue mich besonders, wenn eine neue Methode zur Untersuchung von Exoplaneten entwickelt wird, da jede Methode einzigartige Informationen bietet“, sagt Charbonneau. "Ich werde dieses Projekt genau verfolgen, um zu sehen, ob dieser Erkennung von anderen gefolgt wird."
Kältester Brauner Zwerg, der je beobachtet wurde: Die Lücke zwischen Sternen und Planeten schließen
Ein internationales Astronomenteam hat den kältesten jemals beobachteten Braunen Zwergstern entdeckt. Dieses Ergebnis, das in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht werden soll, ist ein neuer Schritt, um die Lücke zwischen Sternen und Planeten zu schließen.
Ein internationales Team [1] unter der Leitung französischer und kanadischer Astronomen hat gerade den kältesten Braunen Zwerg entdeckt, der je beobachtet wurde. Ihre Ergebnisse werden in Kürze in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Diese neue Erkenntnis wurde durch die Leistung von Teleskopen weltweit [2] ermöglicht: Canada France Hawaii Telescope (CFHT) und Gemini North Telescope, beide in Hawaii, und die ESO/NTT in Chile.
Der Braune Zwerg heißt CFBDS J005910.83-011401.3 (im Folgenden wird er CFBDS0059 genannt). Seine Temperatur beträgt etwa 350°C und seine Masse etwa das 15-30fache der Masse von Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems [3]. Es befindet sich etwa 40 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt und ist ein isoliertes Objekt, was bedeutet, dass es keinen anderen Stern umkreist.
Braune Zwerge sind Zwischenkörper zwischen Sternen und Riesenplaneten (wie Jupiter). Die Masse der Braunen Zwerge beträgt normalerweise weniger als 70 Jupitermassen. Aufgrund ihrer geringen Masse ist ihre zentrale Temperatur nicht hoch genug, um thermonukleare Fusionsreaktionen über lange Zeit aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz zu einem Stern wie unserer Sonne, der den größten Teil seiner Lebenszeit damit verbringt, Wasserstoff zu verbrennen und somit eine konstante Innentemperatur aufrechtzuerhalten, verbringt ein Brauner Zwerg seine Lebenszeit damit, nach seiner Entstehung immer kälter zu werden.
Die ersten Braunen Zwerge wurden 1995 entdeckt. Seitdem hat sich herausgestellt, dass diese Art von stellaren Objekten gemeinsame Eigenschaften mit Riesenplaneten hat, obwohl Unterschiede bestehen bleiben. Zum Beispiel wurden in ihrer Atmosphäre (für die kältesten) Staubwolken und Aerosole sowie große Mengen Methan nachgewiesen, ebenso wie in der Atmosphäre von Jupiter und Saturn. Es gab jedoch noch zwei wesentliche Unterschiede. In der Atmosphäre des Braunen Zwergs befindet sich Wasser immer in gasförmigem Zustand, während es auf riesigen Planeten zu Wassereis kondensiert und Ammoniak in den Nahinfrarotspektren des Braunen Zwergs nie nachgewiesen wurde, während es ein Hauptbestandteil der Jupiteratmosphäre ist. CFBDS0059, der neu entdeckte Braune Zwerg, sieht sowohl wegen seiner niedrigen Temperatur als auch wegen des Vorhandenseins von Ammoniak viel eher wie ein riesiger Planet aus als die bekannten Klassen von Braunen Zwergen.
Bisher sind zwei Klassen von Braunen Zwergen bekannt: die L-Zwerge (Temperatur 1200-2000 °C), die in ihrer hohen Atmosphäre Staub- und Aerosolwolken aufweisen, und die T-Zwerge (Temperatur niedriger als 1200 °C), die eine sehr unterschiedliche Spektrum aufgrund der Methanbildung in ihrer Atmosphäre. Da es Ammoniak enthält und eine viel niedrigere Temperatur als L- und T-Zwerge hat, könnte CFBDS0059 der Prototyp einer neuen Klasse von Braunen Zwergen sein, die als Y-Zwerge bezeichnet werden. Diese neue Klasse würde dann das fehlende Glied in der Abfolge von den heißesten Sternen zu riesigen Planeten mit weniger als -100 °C werden, indem sie die jetzt verbleibende Lücke im mittleren Bereich füllt.
Diese Entdeckung hat auch wichtige Auswirkungen auf die Erforschung extrasolarer Planeten. Die Atmosphäre von Braunen Zwergen ähnelt stark der von Riesenplaneten, daher werden die gleichen Modelle verwendet, um ihre physikalischen Bedingungen zu reproduzieren. Eine solche Modellierung muss anhand von Beobachtungen getestet werden. Die Beobachtung der Atmosphären extrasolarer Planeten ist in der Tat sehr schwierig, da das Licht der Planeten in das viel stärkere Licht ihrer Muttersterne eingebettet ist. Da Braune Zwerge isolierte Körper sind, sind sie viel einfacher zu beobachten. Daher wird der Blick auf Braune Zwerge mit einer Temperatur nahe der der Riesenplaneten helfen, die Modelle der Atmosphären extrasolarer Planeten zu testen.
[1] Das Astronomenteam umfasst P. Delorme, X. Delfosse (Observatoire de Grenoble, Frankreich), L. Albert (CFHT, Hawaii), E. Artigau (Gemini Observatory, Chile), T. Forveille (Obs. Grenoble/ Frankreich, IfA/Hawaii), C. Reylé (Observatoire de Besançon, Frankreich), F. Allard, AC Robin (CRAL, Lyon, Frankreich), D. Homeier (Göttingen, Deutschland), CJ Willott (Universität Ottawa, Kanada) , MC Liu, TJ Dupuy (IfA, Hawaii).
[2] CFBDS0059 wurde im Rahmen der Kanada-Frankreich-Brown-Dwarfs-Untersuchung entdeckt. Das Objekt wurde erstmals auf Bildern der Weitfeldkamera Megacam identifiziert, die am CFHT (Canada France Hawaii Telescope) installiert ist. Infrarotbilder wurden dann mit dem NTT-Teleskop (La Silla, ESO, Chile) aufgenommen und bestätigten die niedrige Temperatur des Objekts. Schließlich wurde das Spektrum, das die Anwesenheit von Ammoniak zeigt, mit dem Gemini North Telescope (Hawaii) erhalten.
[3] Die Masse des Jupiter beträgt etwa das 300-fache der Erdmasse und etwa 1/1000e der Sonnenmasse.
Referenz: CFBDS J005910.90-011401.3: Erreichen des Übergangs T-Y Brauner Zwerg? von P. Delorme, X. Delfosse, L. Albert, E. Artigau, T. Forveille, C. Reylé, F. Allard, D. Homeier, A. C. Robin, C. J. Willott, M. C. Liu und T. J. Dupuy. Astronomie und Astrophysik, 2007, 473, p. 511. Vollständiger Artikel im PDF-Format verfügbar.
Geschichte Quelle:
Materialien zur Verfügung gestellt von Astronomie und Astrophysik. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und Länge bearbeitet werden.
Fehlgeschlagene Sterne: Braune Zwerge
Astronomen haben schon vor Jahrzehnten erkannt, dass der Sternentstehungsprozess nicht immer einen Stern hervorbringt. Damit ein Objekt ein Stern wird, muss es ein hydrostatisches Gleichgewicht erreichen, indem es in seinem Kern Energie durch Kernfusion erzeugt. Werden alle protostellaren Kerne irgendwann heiß genug, um die Kernfusion zu zünden? Die Antwort ist nein.
Wir werden immer wieder daran erinnert, dass die wichtigste Eigenschaft von Sternen ihre Masse ist. Innerhalb von GMCs haben die Klumpen, die Sterne bilden, eine Reihe von Massen, und die Sterne, die sich schließlich bilden, können so groß sein wie das 100-fache der Sonnenmasse oder nur 1/10 der Sonnenmasse. Wenn ein Protostern weniger als etwa 8% der Masse der Sonne hat (etwa das 80-fache der Masse des Planeten Jupiter), wird die Temperatur im Kern nie einen ausreichend hohen Punkt erreichen, um die Proton-Proton-Kette zu beginnen. Objekte wie dieses können als gescheiterte Sterne angesehen werden, da sie in ihrem Kern nie eine stabile Kernfusion erreichen. Sie werden normalerweise als bezeichnet Braune Zwerge.
Denken Sie daran, dass ein Protostern, noch bevor er mit der Fusion beginnt, Licht abgibt. Dies geschieht, weil die Gravitationskontraktion im Inneren des Objekts Wärmeenergie erzeugt. Braune Zwerge emittieren also etwas Licht, sind jedoch kühl, sodass der Höhepunkt ihres Spektrums im Infraroten liegt. Sie sind extrem lichtschwach, was es schwierig macht, sie mit allen außer den empfindlichsten Teleskopen zu entdecken. Sie haben vielleicht auf einigen der auf den vorherigen Seiten verlinkten Bildern oder externen Websites gesehen, dass die Standardliste der Spektraltypen (OBAFGKM) gelegentlich einige zusätzliche Spektraltypen enthält. Heute ist OBAFGKMLT der am weitesten verbreitete Satz stellarer Spektraltypen, und die letzten beiden Klassen, L und T, sind die Spektraltypen der Braunen Zwerge.
Die direkte Beobachtung von Braunen Zwergen ist ein relativ junges Forschungsgebiet der Astronomie. Das Objekt, das als der erste entdeckte Braune Zwerg gilt, ist Gliese 229B, und die Pressemitteilung von Hubblesite bietet einen hervorragenden Überblick über diese Entdeckung. In jüngerer Zeit haben Astronomen, darunter Professor Kevin Luhman von Penn State, viele weitere Objekte gefunden, die sie als Braune Zwerge klassifizieren, aber diese schwachen, kleinen Objekte mit geringer Masse sind nach wie vor schwer zu entdecken.
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Es gibt viele aufregende Entdeckungen von Braunen Zwergen, die in letzter Zeit in den Nachrichten waren, aber hier sind drei von Kevin Luhman von Penn State, die Sie vielleicht lesen möchten:
Sind Braune Zwerge gescheiterte Sterne oder Superplaneten?
Braune Zwerge füllen die "Lücke" zwischen Sternen und den viel kleineren Planeten - zwei sehr unterschiedliche Arten von astronomischen Objekten. Aber wie sie entstehen, muss noch vollständig erklärt werden. Diese Frage könnten nun Astronomen der Universität Heidelberg beantworten. Sie entdeckten, dass der Stern &nu Ophiuchi in der Milchstraße von zwei Braunen Zwergen umkreist wird, die sich aller Wahrscheinlichkeit nach zusammen mit dem Stern aus einer Gas- und Staubscheibe gebildet haben, genau wie Planeten. Die Forschungsergebnisse wurden veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik.
Braune Zwerge umkreisen entweder einen Stern oder reisen isoliert durch die Weiten der Milchstraße. Ihre Masse – sie sind mindestens 13-mal schwerer als der Planet Jupiter – reicht aus, um in ihrem Kern durch Kernfusion zumindest zeitweise Energie zu erzeugen. Sie sind jedoch nicht massiv genug, um in ihren Kernen Wasserstoff zu entzünden und damit ihr eigenes Licht zu erzeugen. Die Wärme, die sie nach ihrer Entstehung weiter abstrahlen, ist der Weg, mit dem Astronomen sie lokalisieren können. Schätzungen zufolge leben in der Milchstraße bis zu 100 Milliarden Braune Zwerge. Doch es bleibt unklar, wie sie entstehen – ob es sich um „gescheiterte“ Sterne oder möglicherweise sogar um Superplaneten handelt.
Eine Antwort könnten die jüngsten Entdeckungen des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) geben. Prof. Dr. Andreas Quirrenbach und sein Team am Königstuhl State Observatory des ZAH analysierten die Variationen der Radialgeschwindigkeit des Sterns &nu Ophiuchi. Mit Teleskopen in den USA und Japan haben die Heidelberger Astronomen und andere 11 Jahre lang die Geschwindigkeit des Sterns gemessen. Der Stern hat eine Masse, die etwas mehr als das Zweieinhalbfache der Sonne beträgt und befindet sich etwa 150 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Ophiuchus.
Das Heidelberger Team stellte bei den Messungen ein gewisses Muster fest, ähnlich wie bei umkreisenden Planeten oder Doppelsternen, das normalerweise nichts Außergewöhnliches ist. Aber in diesem Fall ergab eine eingehende Analyse der Daten etwas Außergewöhnliches: Anscheinend wird &nu Ophiuchi von zwei Braunen Zwergen mit einer Umlaufzeit von ungefähr 530 und 3.185 Tagen umkreist, was sie in eine 6:1-Resonanzkonfiguration versetzt. Der Braune Zwerg, der &nu Ophiuchi am nächsten ist, umkreist seinen Stern also genau sechsmal, während der andere, weiter entfernte Braune Zwerg nur eine Bahn vollendet.
Diese Entdeckung wirft ein völlig neues Licht auf die Evolution der Braunen Zwerge. Entwickeln sie sich ausschließlich wie normale Sterne in interstellaren Wolken oder können sie sich auch in der sogenannten protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub bilden, die den Mutterstern in der Frühphase seiner Entstehung umgibt? „Die 6:1 Resonanz ist ein starkes Indiz für letzteres Szenario“, erklärt Prof. Quirrenbach. "Erst dann könnten sich die Bahnen der sich neu entwickelnden Braunen Zwerge über Jahrmillionen hinweg auf eine stabile Resonanz einstellen."
Das legen die umfangreichen dynamischen Analysen zu möglichen Konfigurationen des &nu Ophiuchi-Systems nahe, berichtet der Forscher. Dieses superplanetare System ist das erste seiner Art sowie das erste sichere Zeichen dafür, dass sich Braune Zwerge in einer protoplanetaren Scheibe bilden können, betont Prof. Quirrenbach. Der Forscher und sein Team hoffen auf weitere solcher Entdeckungen, die es ihnen eines Tages ermöglichen könnten, zu klären, wie viele der „gescheiterten“ Sterne tatsächlich massereichere Geschwister von Jupiter und Saturn sind.
UCLA-Astronomen erhalten "Molekulare Fingerabdrücke" für himmlische "Braune Zwerge", Missing Link between Stars and Planets
NIRSPEC-Instrument auf der Nasmyth-Plattform des Keck II 10-m-Teleskops.
Schwer fassbare Braune Zwerge, das fehlende Bindeglied zwischen Gasriesenplaneten wie Jupiter und kleinen, massearmen Sternen, wurden nun von UCLA-Astronomieprofessor Ian S. McLean und Kollegen mit dem Keck-II-Teleskop am W.M. Keck-Observatorium auf Hawaii.
McLean und sein Forschungsteam werden die systematischste und umfassendste Nahinfrarot-Spektralanalyse von mehr als 50 Braunen Zwergen in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 10. Oktober veröffentlichen, der führenden Zeitschrift für Astronomie, herausgegeben von der American Astronomical Society.
“Die Infrarotspektren von Braunen Zwergen offenbaren ihre atomaren und molekularen Fingerabdrücke”, sagte McLean. “Jede Klasse von Braunen Zwergen hat einen einzigartigen Fingerabdruck. Wir haben die Spektren von mehr als 50 von ihnen aufgenommen, die ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften offenbaren.”
Braune Zwerge sind gescheiterte Sterne von der Größe des Jupiter, mit einer viel größeren Masse – aber nicht groß genug, um Sterne zu werden. Wie Sonne und Jupiter bestehen sie hauptsächlich aus Wasserstoffgas, vielleicht mit wirbelnden Wolkengürteln. Im Gegensatz zur Sonne haben sie keine innere Energiequelle und emittieren fast kein sichtbares Licht. Braune Zwerge werden zusammen mit Sternen durch die Kontraktion von Gasen und Staub im interstellaren Medium gebildet, sagte McLean. Der erste Braune Zwerg wurde erst 1995 entdeckt, doch McLean vermutet, dass die Galaxie nur so von ihnen wimmelt.
"Braune Zwerge sind so schwer fassbar, so schwer zu finden", sagte McLean. “Sie können am besten im Infraroten erkannt werden, und selbst im Infraroten sind sie sehr schwer zu erkennen,” McLean. “Wir erkennen das Hitzeglühen dieser schwachen Objekte im Infraroten. Normalerweise müssen sie innerhalb von 100 Lichtjahren relativ nahe bei uns sein, damit wir überhaupt die Wärmesignatur erkennen können.”
McLean und seine Kollegen tun dies mit einem hochentwickelten Instrument, das McLean zusammen mit anderen Astronomen der UCLA und der UC Berkeley an der UCLA entworfen und gebaut hat. Das Instrument, das an der W.M. Das 10-Meter-Keck-II-Teleskop des Keck-Observatoriums auf dem Mauna Kea auf Hawaii – das größte optische und infrarote Teleskop der Welt – heißt NIRSPEC. Es ist 1,80 m hoch, wiegt eine Tonne und enthält das leistungsstärkste Infrarotspektrometer der Welt.
“Dies ist das erste Mal, dass eine große Menge hochwertiger Spektraldaten systematisch im Infrarotbereich präsentiert wird, wo Braune Zwerge den größten Teil ihres Lichts emittieren,”, sagte Davy Kirkpatrick, wissenschaftlicher Mitarbeiter des von der NASA finanzierten Infrarotverarbeitungs- und Analysezentrums des Caltech . “Etwa zwei Prozent der Braunen Zwerge in Sonnennähe sind Sonderlinge, und wir beginnen, sie zu identifizieren und zu verstehen, was sie von anderen unterscheidet. Darüber hinaus wurden viele Braune Zwerge auf unterschiedliche Weise gemeldet, und wir präsentieren sie nun in einer einheitlichen Weise, die für die Zukunft zu einer Standardreferenz werden wird.”
McLean baute 1986 die weltweit erste Infrarotkamera für den breiten Einsatz durch Astronomen und hat seitdem sechs immer anspruchsvollere Infrarotkameras und Spektrometer gebaut. (Ein Spektrometer zerlegt Licht in seine Komponentenfarben.)
“Die Qualität der Infrarotspektren hat sich in den letzten zehn Jahren drastisch verbessert”, sagte er.
Die Detektoren in McLean-Spektrometern wie NIRSPEC haben über 250-mal so viele Bildelemente wie in den 1980er Jahren.
"Das Spektrum zeigt, was vorhanden ist und was fehlt", sagte McLean. “Was im Licht fehlt, sagt uns, dass etwas in der Atmosphäre des Braunen Zwergs das Licht absorbiert hat.
“Als wir die Spektren der Braunen Zwerge zum ersten Mal untersuchten, waren sie eigenartig – wie kein Stern, den wir je zuvor gesehen hatten. Der Grund, warum wir in den Spektren der kühlsten Braunen Zwerge fehlendes Licht sahen, ist das Vorhandensein von Methan in der Atmosphäre, das wir auch in den äußeren Gasriesen des Sonnensystems sehen: Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun.
“Wir sehen auch Beweise für Wasser in Form von überhitztem Dampf, den wir bei keinem normalen Stern wie der Sonne sehen. Die Sonne ist viel zu heiß, um Wassermoleküle zu haben. Methan und Wasser formen das Infrarotspektrum auf ganz besondere Weise. Die Spektren der Braunen Zwerge zeigen eine allmähliche Veränderung von der eines Sterns zu der des Jupiter.
“Braune Zwerge sind das fehlende Glied zwischen Gasriesenplaneten wie Jupiter und kleinen Sternen wie roten Zwergen.”
Wenn eine große Anzahl von Braunen Zwergen existiert, könnten sie “ einen kleinen, aber signifikanten Beitrag zur Dunklen Materie leisten, ” die sogenannte “missing Masse” im Universum, sagte McLean.
“Braune Zwerge werden nicht für die gesamte sogenannte dunkle Materie verantwortlich sein,”, sagte er. “Es gibt Masse in Form von gewöhnlicher Materie, die nicht berücksichtigt wird, weil wir noch nicht die Technologie haben, sie zu finden. Es gibt Braune Zwerge und vielleicht kleine Schwarze Löcher und schwache Weiße Zwerge – normale Sterne, die ihre äußere Gashülle verloren haben und den ausgebrannten Kern alter Sterne hinterlassen haben. Weiße Zwerge, Braune Zwerge, Schwarze Löcher und Gas machen einen Teil der Dunklen Materie aus. Der Rest ist vermutlich eine neue Form der Materie.”
McLean und seine Kollegen – Kirkpatrick Adam Burgasser, ein UCLA-Postdoktorand in McLeans Gruppe und Empfänger eines von der NASA finanzierten Hubble-Stipendiums UCLA-Doktorand Mark McGovern und Postdoktorandin Lisa Prato, die beide in McLeans Gruppe und ehemaliger UCLA-Postdoktorand Sungsoo arbeiten Kim – wird im Astrophysical Journal vom 10. Oktober einen Atlas und eine Analyse der Infrarotspektren von Braunen Zwergen veröffentlichen. Kirkpatrick und Burgasser waren für die meisten der ersten Identifizierungen von Braunen Zwergen mit einer Infrarot-All-Sky-Durchmusterung namens 2MASS verantwortlich. McLean lobte die Mitglieder seines Forschungsteams als “instrumental to the success” der Forschung.
“Nach vier Jahren der Datensammlung von NIRSPEC haben wir Spektren von mehr als 50 Braunen Zwergen erhalten und untersucht und die Variationen analysiert” McLean. “Zukünftige Astronomen werden in der Lage sein, das Infrarotspektrum eines neu entdeckten Braunen Zwergs zu erhalten, das Spektrum mit den von uns veröffentlichten zu vergleichen und sofort zu erkennen, welche Art von Braunem Zwerg sie gefunden haben. Der nächste Schritt ist die Erkundung weiter entfernter Regionen der Galaxie, um die jüngsten, kürzlich gebildeten Braunen Zwerge zu untersuchen.”
Seine Forschung, einschließlich NIRSPEC, wurde von der California Association for Research in Astronomy finanziert, der Einrichtung, die das W.M. Keck-Observatorium.
Für seine Forschung entwirft und baut McLean Spektrometer und analysiert astrophysikalische Daten.
“Die Astronomie motiviert mich, aber ich muss auch ein bisschen Ingenieur und Experimentalphysiker sein,” er sagte, “denn Technologie ist der Schlüssel zu neuen Entdeckungen.”
Braune Zwerge ahmen ihre großen stellaren Geschwister nach
Von: John Bochanski 24. Mai 2017 1
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Zwei neuere Studien legen nahe, dass Braune Zwerge oder sogenannte „fehlgeschlagene Sterne“ dennoch eher Sternen als Planeten ähneln.
Künstlerische Vorstellung eines Braunen Zwergs.
NASA / JPL-Caltech
Braune Zwerge sind die überaus häufigen Zwerge der Sternenstreu. Aber obwohl sie überall sind, macht ihr schwaches Leuchten es schwierig, sie zu beobachten und zu verstehen. Zwei aktuelle Studien beleuchten die Entstehung dieser einst exotischen Objekte.
Zuerst als Idee in den 1960er Jahren vorgeschlagen und schließlich in den 1990er Jahren entdeckt, überbrücken Braune Zwerge die Lücke zwischen den kleinsten Sternen und den größten Planeten, ohne in ihren Kernen eine Wasserstofffusion zu zünden. Sie kühlen mit der Zeit ab und geben die entstehende Hitze, die von ihrer Formation übrig geblieben ist, langsam als schwaches Leuchten ab.
In den letzten zwei Jahrzehnten haben Astronomen Hunderte dieser Objekte untersucht, ihre Eigenschaften untersucht und über ihre Entstehung nachgedacht. Haben sich Braune Zwerge wie Sterne gebildet, die aus gigantischen Staub- und Gaswolken kondensiert sind? Oder kamen sie auf die gleiche Weise wie Planeten zusammen, innerhalb der Scheibe um einen anderen Stern? Die Debatte klang in Versammlungen auf der ganzen Welt aus, aber nach und nach deuteten die Beweise auf eine verkleinerte Version der Sternentstehung hin.
Nun deuten zwei aufregende neue Studien darauf hin, dass Braune Zwerge (darunter einer mit einer Masse von nur dem 12-fachen der Masse des Jupiter) ihre größeren stellaren Geschwister auf andere Weise nachahmen.
Der sternenähnliche Jet eines Braunen Zwergs
NOAO
Basmah Riaz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Deutschland) und Kollegen untersuchten mit dem Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) einen jungen Braunen Zwerg namens Mayrit 1701117 im 3 Millionen Jahre alten Sigma-Ori-Sternhaufen. Die Beobachtungen, die im . veröffentlicht werden Astrophysikalisches Journal, zeigte, dass der Braune Zwerg einen Materialstrahl antreibt, der Gas bis zu 0,7 Lichtjahre vom Objekt entfernt abfeuert.
Jets wurden oft von jungen Sternen sowie von Braunen Zwergen beobachtet, aber Braune Zwerge waren typischerweise viel kleiner als ihre stellaren Gegenstücke. Dieser Jet ist jedoch der größte, der jemals von einem Braunen Zwerg beobachtet wurde. Und genau wie Jets, die von massereicheren Sternen ausgehen, variiert auch dieser mit der Zeit, sein Gas verklumpt beim Ausströmen. Diese Art von Knotenigkeit deutet darauf hin, dass das Gas wahrscheinlich von anwachsendem Material angetrieben wird, das unregelmäßig auf den Braunen Zwerg fällt.
„Der Jet zeigt alle bekannten Kennzeichen von Abflüssen von Sternen. . . es überprüft alle Kriterien ziemlich überzeugend“, sagt Koautorin Emma Whelan (National University of Ireland, Maynooth).
Star-like Disk füttert Kleinkinder Brauner Zwerg
Johan Olofsson (Univ. Valparaiso & MPIA)
Junge Sterne findet man oft umgeben von Gas- und Staubscheiben, die bei ihrer Entstehung übrig geblieben sind. Ein Teil dieses Scheibenmaterials fällt auf den Stern selbst, während andere Teile schließlich Planeten und andere kleine Objekte bilden. Einige Braune Zwerge haben auch solche Scheiben, aber bisher wurden solche Scheiben nur um viel massivere Braune Zwerge herum entdeckt.
In einer anderen Studie, veröffentlicht in Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe und geleitet von Amelia Bayo (Universität Valparaíso, Chile), mit Fokus auf OST44, einem planetarischen Massenobjekt in der Chamäleon-Sternenbildungsregion. Es ist nicht genau ein Brauner Zwerg – die Grenzen, die Sterne, Braune Zwerge und Planeten trennen, sind verschwommen. Braune Zwerge enthalten traditionell die 13- bis 75-fache Masse des Jupiter, aber die genauen Grenzen können sich je nach Beschaffenheit des Objekts verschieben. Mit einer Masse des 12-fachen Jupiters liegt OST44 direkt an der Grenze zwischen Planet und braunem Zwerg. .
Bayo nutzte das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile, um die Scheibe aus kaltem Gas um OST44 zu untersuchen, das am wenigsten massive braune Zwergenobjekt, das eine Akkretionsscheibe beherbergt. Mit nur 2 Millionen Jahren ist das Objekt in astronomischer Hinsicht ein Kleinkind und es wächst immer noch, da Gas von seiner Scheibe nach innen strömt.
Aus den ALMA-Daten maßen Bayo und Kollegen die Staubmenge um OST44 und stellten fest, dass sie den Erwartungen entsprach, basierend auf Beobachtungen von Scheiben um andere Sterne und massereichere Braune Zwerge. Es scheint also, dass die Astronomen dieses Objekt dabei erwischt haben, wie es sich wie ein Stern formt.
Aber diese neuen Beobachtungen stellen eine neue Herausforderung dar: Soweit wir wissen, sollten Sternentstehungsmethoden keine Planetenmasse-Objekte erzeugen können. Doch genau das scheint hier passiert zu sein.
Um zu verstehen, wie sich diese Runts wie ihre größeren stellaren Geschwister verhalten, große Jets produzieren und sich von wirbelnden Gasscheiben ernähren können, benötigen Astronomen mehr Daten. Von ALMA können Sie in diesem Regime weitere spannende Ergebnisse erwarten, da es in Zukunft mehr junge, massearme Objekte untersucht.
Braune Zwerge und Planeten - Astronomie
Eine planetarische Atmosphäre ist die äußere Gasschicht eines Planeten. Besides its scientific significance among the first and most accessible planetary layers observed from space, it is closely connected with planetary formation and evolution, surface and interior processes, and habitability of planets. Current theories of planetary atmospheres were primarily obtained through the studies of eight large planets, Pluto and three large moons (Io, Titan, and Triton) in the Solar System. Outside the Solar System, more than four thousand extrasolar planets (exoplanets) and two thousand brown dwarfs have been confirmed in our Galaxy, and their population is rapidly growing. The rich information from these exotic bodies offers a database to test, in a statistical sense, the fundamental theories of planetary climates. Here we review the current knowledge on atmospheres of exoplanets and brown dwarfs from recent observations and theories. This review highlights important regimes and statistical trends in an ensemble of atmospheres as an initial step towards fully characterizing diverse substellar atmospheres, that illustrates the underlying principles and critical problems. Insights are obtained through analysis of the dependence of atmospheric characteristics on basic planetary parameters. Dominant processes that influence atmospheric stability, energy transport, temperature, composition and flow pattern are discussed and elaborated with simple scaling laws. We dedicate this review to Dr. Adam P. Showman (1968-2020) in recognition of his fundamental contribution to the understanding of atmospheric dynamics on giant planets, exoplanets and brown dwarfs.
