Nächster Brauner Zwerg gefunden

Bildnachweis: ESO

Ein Team europäischer Astronomen hat den nächsten jemals entdeckten Braunen Zwergstern gefunden. Epsilon Indi B ist 45-mal so groß wie Jupiter und benötigt 400 Jahre, um den Hauptstern zu umkreisen.

Ein Team europäischer Astronomen [2] hat ein Brown Dwarf-Objekt (einen „gescheiterten“ Stern) weniger als 12 Lichtjahre von der Sonne entfernt entdeckt. Es ist das nächste noch bekannte.

Jetzt als Epsilon Indi B bezeichnet, ist es ein Begleiter eines bekannten hellen Sterns am südlichen Himmel, Epsilon Indi (jetzt „Epsilon Indi A“), der früher als Single galt. Das binäre System ist eines der zwanzig der Sonne am nächsten gelegenen Sternensysteme.

Der Braune Zwerg wurde durch die vergleichsweise schnelle Bewegung über den Himmel entdeckt, die er mit seinem helleren Begleiter teilt: Das Paar bewegt sich in weniger als 400 Jahren um einen vollen Monddurchmesser. Es wurde zuerst unter Verwendung digitalisierter Archivfotoplatten aus den SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) identifiziert und unter Verwendung von Daten aus der Two Micron All Sky Survey (2MASS) bestätigt. Follow-up-Beobachtungen mit dem nahinfrarotempfindlichen SOFI-Instrument am 3,5-m-New-Technology-Teleskop (NTT) der ESO am La Silla-Observatorium bestätigten seine Natur und ermöglichten Messungen seiner physikalischen Eigenschaften.

Epsilon Indi B hat eine Masse, die nur 45-mal so groß ist wie die von Jupiter, dem größten Planeten im Sonnensystem, und eine Oberflächentemperatur von nur 1000 ° C. Es gehört zur sogenannten "T-Zwerg" -Kategorie von Objekten, die die Domäne zwischen Sternen und Riesenplaneten überspannen.

Epsilon Indi B ist der nächste und hellste bekannte T-Zwerg. Zukünftige Studien des neuen Objekts versprechen, Astronomen wichtige neue Hinweise auf die Bildung und Entwicklung dieser exotischen Himmelskörper zu geben und gleichzeitig interessante Einblicke in die Grenzzone zwischen Planeten und Sternen zu erhalten.

Winzige bewegliche Nadeln in riesigen Heuhaufen
Stellen Sie sich vor, Sie sind ein professioneller Ornithologe, der kürzlich von einer Expedition in den Dschungel Südamerikas nach Hause zurückgekehrt ist, wo Sie lange Wochen mit Ihren leistungsstarken Teleobjektiven nach seltenen Vogelarten gesucht haben. Entspannend machen Sie ein paar Weitwinkel-Schnappschüsse der blühenden Blumen in Ihrem Garten, ungestört von der Amsel, die über Ihren Sucher fliegt. Erst später, wenn Sie diese Schnappschüsse sorgfältig vergleichen, bemerken Sie etwas Winziges und Ungewöhnliches, das dicht hinter der Amsel flattert: Sie haben einen exotischen, seltenen Vogel entdeckt, genau dort zu Hause.

In ähnlicher Weise hat ein Team von Astronomen [2] gerade einen der nächsten Nachbarn der Sonne gefunden, einen exotischen "gescheiterten Stern", der als "brauner Zwerg" bekannt ist und sich im südlichen Sternbild Indus schnell über den Himmel bewegt ( Der Inder). Interessanterweise gibt es in einer Zeit, in der Teleskope immer größer werden und mit immer ausgefeilteren elektronischen Detektoren ausgestattet sind, noch viel zu lernen, wenn alte Fotoplatten mit dieser modernen Technologie kombiniert werden.

Fotoplatten, die in den letzten Jahrzehnten von Weitfeldteleskopen („Schmidt“) aufgenommen wurden, wurden durch die Digitalisierung mit automatisierten Messgeräten neu belebt, sodass Computer effektiv durch riesige und unschätzbare Datenarchive durchsuchen können, die bei weitem noch nicht vorhanden sind voll ausgenutzt [3]. Für den südlichen Himmel hat das Institut für Astronomie in Edinburgh (Schottland, Großbritannien) kürzlich Scans veröffentlicht, die mit der SuperCOSMOS-Maschine von Platten erstellt wurden, die mehrere Jahrzehnte in drei optischen Durchlassbändern umfassen. Diese Daten eignen sich perfekt für die Suche nach Objekten mit großen Eigenbewegungen und extremen Farben, wie z. B. braunen Zwergen in der Nähe der Sonne.
Alles bewegt sich – eine Frage der Perspektive

In der Astronomie bedeutet die "Eigenbewegung" eines Sterns seine scheinbare Bewegung auf der Himmelssphäre; Sie wird normalerweise in Bogensekunden pro Jahr ausgedrückt [4]. Die entsprechende reale Geschwindigkeit eines Sterns (in Kilometern pro Sekunde) kann nur geschätzt werden, wenn die Entfernung bekannt ist.

Ein Stern mit einer großen Eigenbewegung kann eine wirklich große Geschwindigkeit anzeigen oder einfach, dass der Stern in unserer Nähe ist. Analog dazu hat ein Flugzeug unmittelbar nach dem Start eine viel geringere tatsächliche Geschwindigkeit als bei einer Reise in großer Höhe. Für einen Beobachter, der in der Nähe eines Flughafens zuschaut, scheint sich das abfliegende Flugzeug jedoch viel schneller über den Himmel zu bewegen.

Proxima Centauri, unser nächster Sternnachbar, ist nur 4,2 Lichtjahre entfernt (vgl. ESO PR 22/02) und hat eine Eigenbewegung von 3,8 Bogensekunden / Jahr (entsprechend 23 km / s relativ zur Sonne in senkrechter Richtung) zur Sichtlinie). Der höchste bekannte Eigenbewegungsstern ist Barnards Stern in 6 Lichtjahren Entfernung und bewegt sich 10 Bogensekunden / Jahr (87 km / s relativ zur Sonne). Alle bekannten Sterne innerhalb von 30 Lichtjahren sind Objekte mit hoher Eigenbewegung und bewegen sich mindestens 0,2 Bogensekunden / Jahr.

Schleppnetz für sich schnell bewegende Objekte
Seit einiger Zeit führen Astronomen des Astrophysikalischen Instituts in Potsdam eine systematische computergestützte Suche nach Objekten mit hoher Eigenbewegung durch, die auf roten fotografischen Himmelsplatten erscheinen, jedoch nicht auf den entsprechenden blauen Platten. Ihr Ziel ist es, bisher unbekannte coole Objekte in der Solar-Nachbarschaft zu identifizieren.

Sie hatten zuvor auf diese Weise innerhalb von 30 Lichtjahren eine Handvoll neuer Objekte gefunden, aber nichts war so rot oder bewegte sich so schnell wie das, das sie jetzt im Sternbild Indus am südlichen Himmel gefangen haben. Dieses Objekt wurde nur auf den Platten mit der längsten Wellenlänge in der SuperCOSMOS Sky Survey-Datenbank gesehen. Es bewegte sich so schnell, dass es sich auf Platten, die in den neunziger Jahren nur zwei Jahre voneinander entfernt waren, fast 10 Bogensekunden am Himmel bewegt hatte, was eine ordnungsgemäße Bewegung von 4,7 Bogensekunden / Jahr ergab. Es war auch bei optischen Wellenlängen sehr schwach, der Grund, warum es noch nie zuvor entdeckt worden war. Bei der Bestätigung durch Daten aus dem digitalen Two Micron All Sky Survey (2MASS) wurde jedoch festgestellt, dass es im Infrarotbereich viel heller ist und die typische Farbsignatur eines kühlen braunen Zwergs aufweist.

Zu diesem Zeitpunkt wurde das Objekt als isolierter Reisender angesehen. Eine Suche in verfügbaren Online-Katalogen ergab jedoch schnell, dass nur 7 Bogenminuten entfernt ein bekannter Star, Epsilon Indi, war. Die beiden teilen genau die gleiche sehr große Eigenbewegung, und so war sofort klar, dass die beiden verwandt sein müssen und ein breites binäres System bilden, das mehr als das 1500-fache des Abstands zwischen Sonne und Erde voneinander entfernt ist.

Epsilon Indi ist mit nur 11,8 Lichtjahren einer der 20 sonnennächsten Sterne [5]. Es ist ein Zwergstern (vom Spektraltyp K5) und mit einer Oberflächentemperatur von etwa 4000 ° C etwas kühler als die Sonne. Als solches erscheint es in der Science-Fiction oft als Heimat eines bewohnbaren Planetensystems [6]. Das alles bleibt fest im Bereich der Spekulation, aber dennoch wissen wir jetzt, dass es mit Sicherheit einen sehr interessanten Begleiter hat.

Dies ist eine bemerkenswerte Entdeckung: Epsilon Indi B ist die der Sonne am nächsten gelegene sternähnliche Quelle seit 15 Jahren, die höchste Eigenbewegungsquelle seit über 70 Jahren und mit einer Gesamtleuchtkraft von nur 0,002% die der Sonne, eine von die an sich schwächsten Quellen, die jemals außerhalb des Sonnensystems gesehen wurden!

Nach Proxima und Alpha Centauri ist das Epsilon Indi-System innerhalb von 15 Lichtjahren auch nur das zweite bekannte breite binäre System. Im Gegensatz zu Proxima Centauri ist Epsilon Indi B jedoch kein gewöhnlicher Stern.

Braune Zwerge: Kühlen, Kühlen, Kühlen…
Innerhalb weniger Tage nach ihrer Entdeckung in der Datenbank gelang es den Astronomen, ein Infrarotspektrum von Epsilon Indi B mit dem SOFI-Instrument am 3,5-m-New-Technology-Teleskop (NTT) der ESO am La Silla-Observatorium (Chile) zu sichern. Das Spektrum zeigte die breiten Absorptionsmerkmale von Methan und Wasserdampf in der oberen Atmosphäre, was auf eine Temperatur von „nur“ 1000 ° C hinweist. Gewöhnliche Sterne sind niemals so cool – Epsilon Indi B wurde als brauner Zwerg bestätigt.

Es wird angenommen, dass sich Braune Zwerge ähnlich wie Sterne bilden, wenn Gravitationsklumpen aus kaltem Gas und Staub in dichten Molekülwolken durch die Gravitation zusammenbrechen. Aus Gründen, die noch nicht ganz klar sind, haben einige Klumpen jedoch Massen von weniger als etwa 7,5% der unserer Sonne oder dem 75-fachen der Masse des Planeten Jupiter. Unterhalb dieser Grenze gibt es nicht genug Druck im Kern, um die Kernwasserstofffusion zu initiieren, die lang anhaltende und stabile Energiequelle für gewöhnliche Sterne wie die Sonne. Mit Ausnahme einer kurzen frühen Phase, in der etwas Deuterium verbrannt wird, kühlen diese Objekte mit geringer Masse einfach weiter ab und verblassen langsam, während die von ihrer Geburt übrig gebliebene Wärme freigesetzt wird.

Die theoretischen Diskussionen über solche Objekte begannen vor etwa 40 Jahren. Sie wurden zuerst als "schwarze Zwerge" und später als "braune Zwerge" bezeichnet, um ihre vorhergesagten sehr kühlen Temperaturen zu erkennen. Es wurde jedoch auch vorausgesagt, dass sie sehr schwach und sehr rot sind, und erst 1995 wurden solche Objekte entdeckt.

Die ersten wurden als schwache Begleiter nahegelegener Sterne angesehen, und später wurden einige frei schwebend in der Solar-Nachbarschaft gefunden. Die meisten Braunen Zwerge gehören zu den kürzlich klassifizierten Spektraltypen L und T unterhalb der seit langem bekannten kühlen Zwerge vom Typ M. Diese sind für das menschliche Auge sehr rot, aber L- und T-Zwerge sind noch kühler, so dass sie fast unsichtbar sind bei optischen Wellenlängen, wobei der größte Teil ihrer Emission im Infrarotbereich austritt. [7].
Wie massiv ist Epsilon Indi B?

Das Alter der meisten bisher entdeckten Braunen Zwerge ist unbekannt und daher ist es schwierig, ihre Masse abzuschätzen. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass das Alter von Epsilon Indi B das gleiche ist wie das von Epsilon Indi A, dessen Alter aufgrund seiner Drehzahl auf 1,3 Milliarden Jahre geschätzt wird. Durch Kombination dieser Informationen mit der gemessenen Temperatur, Helligkeit und Entfernung ist es dann möglich, die Masse von Epsilon Indi B unter Verwendung theoretischer Modelle von Braunen Zwergen zu bestimmen.

Zwei unabhängige Modellgruppen liefern das gleiche Ergebnis: Epsilon Indi B muss eine Masse zwischen 4 und 6% der Sonnenmasse oder 40 bis 60 Jupitermassen aufweisen. Der wahrscheinlichste Wert liegt bei etwa 45 Jupitermassen, d. H. Weit unterhalb der Wasserstofffusionsgrenze, und bestätigt diese neue Entdeckung definitiv als echten Braunen Zwerg.

Die Bedeutung von Epsilon Indi B.
PR Photo 03c / 03 zeigt die aktuelle Zählung der Sterne in der Sonnenumgebung. Alle diese Sterne sind seit vielen Jahren bekannt, einschließlich GJ1061, dessen Entfernung jedoch erst 1997 fest etabliert wurde. Die Entdeckung von Epsilon Indi B ist jedoch ein noch nie katalogisierter Extremfall und der erste Braune Zwerg dazu innerhalb des Horizonts von 12,5 Lichtjahren gefunden werden.

Wenn die aktuellen Vorhersagen korrekt sind, sollte es doppelt so viele Braune Zwerge geben wie Hauptreihensterne. Folglich ist Epsilon Indi B möglicherweise der erste von vielleicht 100 Braunen Zwergen in dieser Entfernung, die noch darauf warten, entdeckt zu werden!

Epsilon Indi B ist ein wichtiger Fang weit über die Katalogisierung des Solarviertels hinaus. Als nächster und hellster bekannter Brauner Zwerg und mit einer sehr genau gemessenen Entfernung kann er einer Vielzahl detaillierter Beobachtungsstudien unterzogen werden. Es kann somit als Vorlage für weiter entfernte Mitglieder seiner Klasse dienen.

Mit Hilfe von Epsilon Indi B sollten Astronomen nun in der Lage sein, die Geheimnisse rund um die Entstehung und Entwicklung der exotischen Objekte, die als braune Zwerge bekannt sind, auf halbem Weg zwischen Sternen und Riesenplaneten, die Physik ihrer inneren Kerne und das Wetter weiter zu untersuchen und Chemie ihrer Atmosphären.

Eine historische Anmerkung – das südliche Sternbild Indus
Das Sternbild Indus liegt tief am südlichen Himmel, eingebettet zwischen drei Vögeln, Grus (Der Kranich), Tucana (Der Tukan) und Pavo (Der Pfau), vgl. PR Foto 03d / 03.

Diese Konstellation wurde 1595-1597 von den niederländischen Seefahrern Pieter Dirkszoon Keyser und Frederick de Houtman erstmals katalogisiert und von Johann Bayer in seinem Buch 'Uranometria' (1603) dem südlichen Himmel hinzugefügt, um die amerikanischen Ureinwohner zu ehren, denen europäische Entdecker auf ihrem Weg begegnet waren Reisen.

Insbesondere wurde vermutet, dass speziell die Ureinwohner von Feuerland und Patagonien im Indus, etwas mehr als zweitausend Kilometer südlich von La Silla, vertreten sind, wo etwa 400 Jahre später die ersten spektroskopischen Beobachtungen von Epsilon Indi B durchgeführt wurden .

In der hier gezeigten späteren Zeichnung von Bode wird Epsilon Indi, der fünfthellste Stern im Indus, mit einem der Pfeile in der Hand des Indianers assoziiert.

Originalquelle: ESO-Pressemitteilung

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