Ludwig-Maximilians-Universität München
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Astronomie

Eine Scheibe um den Zwerg

München, 20.05.2019

Astronomen haben eine sogenannte Pseudo-Scheibe um den jungen Braunen Zwerg Mayrit entdeckt. Damit konnten sie erstmals durch Beobachtungsdaten bestätigen, dass diese Himmelskörper auf die gleiche Weise entstehen wie sonnenähnliche Sterne.

Wie vom Kollaps-Modell vorhergesagt, findet sich eine maximale Kohlenmonoxid-Emission an den Außenkanten der Pseudoscheibe (PD). Bild: Riaz et al., Fig. 20, MNRAS 2019

Braune Zwerge sind Himmelskörper, deren Merkmale zwischen denen von Sternen und Planeten liegen: Ihre Masse ist zu klein, um eine Wasserstofffusion im Kern – der charakteristische Prozess für einen Stern – in Gang zu halten. Andererseits sind sie wesentlich massereicher als große Planeten, sie besitzen etwa die zehnfache Jupitermasse oder mehr. Diese Masse reicht aus, um eine Deuterium-Fusion im Kern in Gang zu setzen, deshalb können sie, wenn sie jung sind, wie schwache Sterne leuchten. Obwohl Braune Zwerge im All recht häufig vorkommen, sind sie schwer zu beobachten und zu untersuchen. Vor allem ihre Entstehung wird immer noch kontrovers diskutiert. Die LMU-Astronomin Basmah Riaz hat nun gemeinsam mit Masahiro Machida (Kyushu University, Japan) und Dimitris Stamatellos (University of Central Lancashire, Großbritannien) erstmals eine sogenannte Pseudo-Scheibe um einen entstehenden Braunen Zwerg nachgewiesen – ein Beleg dafür, dass sich Braune Zwerge nach denselben Regeln bilden wie „echte“ Sterne. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Bereits vor einem Jahrzehnt wurde ein Modell entwickelt, nachdem Braune Zwerge wie normale Sterne durch den Kollaps einer Wolke aus Gas und Staub entstehen. Allerdings gab es bisher noch keine Beobachtungsdaten, die das bestätigen“, sagt Riaz. Das Modell sagt voraus, dass eine Pseudo-Scheibe einer bestimmten Größe, Masse und Form um den Braunen Zwerg entstehen müsste. Die Sternentstehung erfolgt dabei im Wesentlichen in drei aufeinanderfolgenden Phasen. Zunächst ist der entstehende Stern tief in eine dichte Hülle aus Gas und Staub eingebettet. Diese Hülle beginnt sich dann zu zerstreuen und wird zu einer plattenartigen Struktur, der Pseudo-Scheibe. Schließlich bleibt nur noch eine Scheibe übrig und es gibt keine Hülle mehr. Dem Team um Riaz ist es nun zu ersten Mal gelungen, mithilfe von Daten des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Arrays (ALMA) – einem internationalen Radioteleskop-Observatorium in den chilenischen Anden – zu beweisen, dass um den jungen Braunen Zwerg Mayrit 1701117 tatsächlich eine solche Pseudo-Scheibe existiert. „Besonders spannend ist, dass wir sowohl Signale der zusammenfallenden Hülle als auch der entstehenden Scheibe erhielten“, sagt Riaz. „Damit bestätigen unsere Daten das Modell und zeigen, dass Braune Zwerge dieselben Entwicklungsstadien durchlaufen wie sonnenähnliche Sterne.“ Zudem konnten die Wissenschaftler nicht nur die Existenz der Pseudo-Scheibe nachweisen, sondern sogar ihr Alter bestimmten: Wahrscheinlich entwickelte sie sich erst vor 30.000 bis 40.000 Jahren – in kosmischen Zeiträumen gesehen steht die Geburt von Mayrit 1701117 also noch ganz am Anfang.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2019

Publikation:
ALMA reveals a pseudo-disc in a proto-brown dwarf
Riaz, B.; Machida, M. N.; Stamatellos, D.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2019