Eine Illustration von braunen Zwergen in der Milchstraße, „gescheiterte Sterne“, die vom Rubin-Observatorium entdeckt werden könnten (Bildnachweis: Rubin-Observatorium/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva)
Die Milchstraße könnte ein Meer von schwachen „gescheiterten Sternen“ oder braunen Zwergen beherbergen, die eine bevorstehende astronomische Durchmusterung namens Legacy Survey of Space and Time (LSST) aufspüren könnte. Diese Art von Entdeckung könnte uns helfen, die Prozesse besser zu verstehen, die unsere Galaxie zu dem gemacht haben, was sie heute ist.
Wissenschaftler haben vorausgesagt, dass sie bald mit Daten über Tausende von neuen Braunen Zwergen überschwemmt werden könnten, dank der zehnjährigen LSST, die vom Vera C. Rubin Observatorium durchgeführt wird. Rubin wird derzeit auf dem Berg Cerro Pachón, hoch in der trockenen Atmosphäre Nordchiles, gebaut. Wenn Rubin erfolgreich diese Daten über braune Zwerge liefert, wäre die beobachtete Population dieser Objekte 20-mal so groß wie alle bisher von Astronomen entdeckten braunen Zwerge.
Braune Zwerge haben den etwas unglücklichen Spitznamen „gescheiterte Sterne“, weil sie zwar wie Sterne geboren werden, aber nicht genug Masse ansammeln können, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in ihrem Kern auszulösen. Dies ist der Prozess, der den Großteil der Energie und des Lichts liefert, das ein Stern wie die Sonne aussendet, und der definiert, was ein „Hauptreihenstern“ ist. Braune Zwerge können jedoch keine Planeten sein, da sie massereicher sind als riesige Gasplaneten, von denen einige die bis zu 75-fache Masse des Jupiters haben. Dennoch sind sie weniger massereich als normale Sterne. Sie liegen einfach irgendwo zwischen den beiden.
„Braune Zwerge sind diese seltsamen, intermediären Objekte, die sich einer Klassifizierung entziehen“, so Aaron Meisner, Mitglied des Community Science Teams des Rubin-Observatoriums, in einer Erklärung. „Es ist möglich, dass wir in einem ganzen Meer dieser Objekte schwimmen, die wirklich schwach und schwer zu sehen sind.“
Inhaltsübersicht
Warum können sich braune Zwerge so gut verstecken?
Braune Zwerge sind nicht nur kleiner als Sterne, sie sind auch viel kühler, weil sie keinen Wasserstoff verbrennen können. Braune Zwerge haben Oberflächentemperaturen von 32 Grad bis 3.600 Grad Fahrenheit (0 Grad bis 2.000 Grad Celsius). Zum Vergleich: Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt etwa 10.000 Grad Fahrenheit (5.600 Grad Celsius).
Diese kühle Natur bedeutet, dass Braune Zwerge nicht viel Licht im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums aussenden. Daher sind diese gescheiterten Sterne mit optischen Teleskopen nur sehr schwer zu entdecken.
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Das Rubin-Observatorium bei Sonnenuntergang, kurz vor seiner Fertigstellung. (Bildnachweis: Rubin Obs/NSF/AURA)
Wenn Rubin Ende 2025 sein Auge auf den Kosmos richtet, wird es mit dem Simonyi Survey Telescope und der größten Digitalkamera der Welt, der LSST-Kamera, alle paar Nächte den gesamten sichtbaren Himmel absuchen. Das Observatorium wird mit sechs Kamerafiltern ausgestattet sein, die es den Astronomen ermöglichen, das Universum in Wellenlängen des Lichts zu sehen, die vom optischen Bereich (für den sich unsere Augen entwickelt haben) bis zum für uns unsichtbaren Infrarotbereich reichen.
Diese Infrarotsicht, kombiniert mit dem weiten Sichtfeld von Rubin und der Fähigkeit, tief in den Weltraum zu sehen, macht es zum perfekten Instrument für die Entdeckung schwacher, infrarot-emittierender Objekte wie Brauner Zwerge.
Eine Illustration eines braunen Zwergs und seiner Infrarotemissionen, wie sie vom James Webb Weltraumteleskop gesehen wurden. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, LEAH HUSTAK (SPACE TELESCOPE SCIENCE INSTITUTE))
Rubin sollte in der Lage sein, das schwache Infrarotlicht von Braunen Zwergen in weitaus größeren Entfernungen zu erfassen, als dies bei früheren Durchmusterungen mit sichtbarem Licht möglich war, die den Astronomen bisher vor allem bei der Entdeckung von Braunen Zwergen geholfen haben, die relativ nahe an der Erde liegen.
„Derzeitige Durchmusterungen reichen bis zu einer Entfernung von etwa 150 Lichtjahren von der Sonne für alte braune Zwerge im Halo der Milchstraße“, erklärte Meisner. „Rubin wird jedoch mehr als dreimal so weit sehen können.“
Diese beträchtliche Vergrößerung der Entfernung bedeutet eine proportionale Vergrößerung des Gesamtvolumens des Raums, der nach braunen Zwergen abgesucht werden kann.
Außerdem bedeutet die kühle Natur der Braunen Zwerge, die sie schwer zu entdecken macht, auch, dass sie länger leben als die viel heißeren wasserstoffverbrennenden Sterne. Das bedeutet, dass Braune Zwerge unverfälschte Informationen über Prozesse wie galaktische Verschmelzungen und den Kannibalismus kleinerer Galaxien enthalten können, die zum Wachstum der Milchstraße beigetragen haben.
Die von Rubin entdeckte große Population von Braunen Zwergen könnte also als Indikator für die Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie dienen.
„Rubin wird eine Population alter Brauner Zwerge aufdecken, die etwa 20 Mal größer ist als das, was wir bisher gesehen haben“, sagte Meisner. „Das wird es uns ermöglichen, zu entschlüsseln, aus welchen Stücken der galaktischen Substruktur die verschiedenen Braunen Zwerge entstanden sind, und zu großen Fortschritten in unserem Verständnis darüber führen, wie sich die Populationen der Milchstraße gebildet haben.“
