Astronomie ohne Teleskop – Braune Zwerge sind auch magnetisch

Ich fühle ein gewisses Einfühlungsvermögen für Braune Zwerge. Ich meine OK, sie können nur Deuterium verbrennen (unterdrückt das Lachen), aber das ist es etwas, nicht wahr?

Es wurde vermutet, dass das Funkspektrum eine clevere Möglichkeit ist, mehr Braune Zwerge zu finden. Ein Brauner Zwerg mit einem starken Magnetfeld und einem Minimum an Sternwind sollte einen Elektronenzyklotron-Maser erzeugen. Grob gesagt (etwas, auf das Sie sich von diesem Autor immer verlassen können) werden Elektronen, die in einem Magnetfeld gefangen sind, energetisch in einem engen Kreis gedreht, wodurch die Emission von Mikrowellen in einer bestimmten Ebene aus den Polarregionen des Sterns stimuliert wird. Sie erhalten also einen Maser, im Wesentlichen die Mikrowellenversion eines Lasers, der auf der Erde sichtbar wäre – wenn wir uns in Sichtweite befinden.

Während der Maser-Effekt wahrscheinlich nur schwach von isolierten Braunen Zwergen erzeugt werden kann, ist es wahrscheinlicher, dass wir einen Stern in binärer Assoziation mit einem weniger massenbelasteten Stern entdecken, der einen stärkeren Sternwind erzeugen kann, der mit dem Magnetfeld des Braunen Zwergs interagiert.

Dieser Maser-Effekt soll auch eine clevere Möglichkeit bieten, Exoplaneten zu finden. Ein Exoplanet könnte seinen Wirtsstern im Funkspektrum leicht überstrahlen, wenn sein Magnetfeld stark genug ist.

Bisher war die Suche nach bestätigten Funkemissionen von Braunen Zwergen oder umlaufenden Körpern um andere Sterne erfolglos. Dies könnte jedoch in naher Zukunft mit der stetig wachsenden Auflösung des europäischen LOw Frequency ARray (LOFAR) möglich sein, das die beste sein wird Ein solches Instrument gibt es bis zum Bau des Square Kilometer Array (SKA) – das erst vor 2017 das erste Licht erblicken wird.

Aber selbst wenn wir im Radio noch keine Braunen Zwerge und Exoplaneten sehen können, können wir damit beginnen, Profile wahrscheinlicher Kandidaten zu entwickeln. Christensen und andere haben eine magnetische Skalierungsbeziehung für kleine Himmelsobjekte abgeleitet, die Vorhersagen liefert, die gut zu Beobachtungen von Planeten des Sonnensystems und Hauptreihensternen mit geringer Masse in den K- und M-Spektralklassen passen (unter Berücksichtigung des Spektralklassen-Mantras) Alte Hinterhofastronomen fühlen sich gut, wenn sie Mnemonik kennen).

Unter Verwendung des Christensen-Modells wird angenommen, dass Braune Zwerge mit etwa 70 Jupitermassen in ihren ersten hundert Millionen Lebensjahren Magnetfelder in der Größenordnung von mehreren Kilo-Gauß aufweisen können, da sie Deuterium verbrennen und sich schnell drehen. Mit zunehmendem Alter wird ihr Magnetfeld jedoch wahrscheinlich schwächer, wenn die Deuteriumverbrennung und die Spinrate abnehmen.

Braune Zwerge mit abnehmender Deuteriumverbrennung (aufgrund des Alters oder einer geringeren Ausgangsmasse) können Magnetfelder aufweisen, die riesigen Exoplaneten ähneln und zwischen 100 Gauß und 1 Kilo-Gauß liegen. Wohlgemerkt, das ist nur für junge Exoplaneten – die Magnetfelder von Exoplaneten entwickeln sich auch im Laufe der Zeit, so dass ihre Magnetfeldstärke in 10 Milliarden Jahren um den Faktor zehn abnehmen kann.

Auf jeden Fall schätzen Reiners und Christensen, dass Funklicht von bekannten Exoplaneten innerhalb von 65 Lichtjahren bei Wellenlängen emittiert wird, die es durch die Ionosphäre der Erde schaffen können – also sollten wir es mit der richtigen bodengestützten Ausrüstung (dh einem fertigen LOFAR oder einem SKA) sein in der Lage, braune Zwerge und Exoplaneten in Hülle und Fülle zu entdecken.

Weiterführende Literatur: Reiners, A. und Christensen, U.R. (2010) Ein Magnetfeldentwicklungsszenario für Braune Zwerge und Riesenplaneten.

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