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Sternentwicklung: Verstoßene Sternenkinder?

Superplanet oder Möchtegernstern - einige hundert Braune Zwerge sind bislang entdeckt. Doch die Entstehungsgeschichte der Himmelskörper, die nicht so richtig in astronomische Schubladen passen wollen, ist längst nicht geklärt. Nun lässt ein neu entdecktes junges Pärchen ein bisheriges Modell ziemlich alt aussehen.
Brauner ZwergLaden...
"Iss was, damit was aus Dir wird" – Omas gut gemeinter Rat, doch am Mittagstisch nichts stehen zu lassen, trifft in gewisser Weise auch auf Sterne zu. Denn kann sich ein Babystern nicht genug Masse einverleiben und bleibt unter einem Gewicht von etwa 0,08 Sonnenmassen, dann wird in seinem Inneren nicht die Zündtemperatur für das Wasserstoffbrennen erreicht – der Hauptprozess, der das nukleare Feuer einheizt. So ein Stern – wenn er sich diese Bezeichnung überhaupt verdient – brennt dann nur auf Sparflamme. Lediglich die umgesetzte Gravitationsenergie spendet ihm ein wenig Wärme und verleiht ihm eine dunkle braun-orange Farbe.

Seit den 1990er Jahren sind einige hundert dieser Himmelskörper bekannt, deren Masse irgendwo zwischen der des Jupiters und eben jenen 8 Prozent der Sonnenmasse liegt. "Sind Braune Zwerge kleine gescheiterte Sterne, supergroße Planeten oder etwas ganz anderes?", fragte sich Kevin Luhman vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Bislang gehen Astronomen davon aus, dass die Braunen Zwerge prinzipiell genauso geboren werden wie ihre hell leuchtenden Geschwister, doch irgendetwas lässt sie in ihrer Entwicklung innehalten. Aber was?

Zumindest in Computermodellen der Sternentstehung entstanden keine Brauen Zwerge. Hier bildeten sich zwar lokal durchaus zunächst kleine Materieansammlungen innerhalb einer großen Wolke aus Staub und Gas, doch diese Embryosterne sammelten schnell durch die Schwerkraft ihrer bereits angehäuften Masse genug weitere Materie, um ein echter Stern zu werden. Im Brauner-Zwerg-Stadium blieb keiner hängen. Aber was kann dann die Existenz dieser unscheinbaren Leichtgewichte erklären?

Eine Theorie, die in letzter Zeit aufkam, so Luhman, geht davon aus, dass die jungen Sternaspiranten durch Gravitationskräfte ihrer Kollegen aus der Kinderstube geschleudert werden. Von der Materiequelle abgeschnitten, bleiben die Frühchen quasi ohne Nahrung und enden somit als Braune Zwerge. Zu diesem Ansatz passt auch, dass Paare von Braunen Zwergen – immerhin 15 Prozent treten als Duo auf – höchstens in einem Abstand von 20 Astronomischen Einheiten umeinander kreisen, das entspricht in etwa dem Abstand Sonne-Uranus. Das Rauswurf-Modell sagt einen Maximalabstand von rund 10 Astronomischen Einheiten voraus. Immerhin die gleiche Größenordnung.

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Braune Zwerge | Die neu entdeckten Braunen Zwerge mit 50 bzw. 25facher Jupitermasse umkreisen sich auf einer Umlaufbahn, die 240-mal der Distanz Erde-Sonne beträgt. Alle bisherigen Entfernungen zwischen zwei Braunen Zwergen waren mehr als zehnmal kleiner als bei diesem Paar. Wegen dieses großen Abstandes erscheint die Rauswurf-Theorie als Entstehungsmechanismus für Braune Zwerge nicht wahrscheinlich. Vielmehr formten sich die leichtgewichtigen Sterne vermutlich in einer recht ruhigen Umgebung.
Um dieses und andere Modelle zu prüfen, hielt Luhman mit dem 6,5-Meter-Magellan-Teleskop des Las-Campanas-Observatoriums in Chile nach besonders jungen Braunen Zwergen Ausschau. Da diese auf Grund der von ihrer Entstehung übrigen Restwärme noch vergleichsweise hell leuchten, wurde er schnell fündig: In einer kosmischen Kinderstube in 540 Lichtjahren Entfernung im Sterbild Chamäleon fand der Forscher, was er suchte. Überraschend jedoch war, dass sich unter den zwei Dutzend neuen Braunen Zwergen ein Pärchen mit ungewohnt großem Abstand zueinander befand. Dieses Pärchen schwoft in einem Abstand von 240 Astronomischen Einheiten umeinander – das entspricht sechsmal der Entfernung Sonne-Pluto, was ganz und gar nicht zur Theorie der verstoßenen Sonnenkinder passt.

Wegen der großen Distanz sind die beiden Partner nur noch sehr schwach aneinander gebunden, und die kleinste Kraft würde ausreichen, die zarten Bande zu lösen und das Tanzpaar für immer zu trennen. "Die bloße Existenz eines so zerbrechlichen Bündnisses spricht dafür, dass Braune Zwerge nie derart gewaltigen Gravitationskräften ausgesetzt waren, wie sie für einen frühzeitigen Rausschmiss aus der Kinderstube nötig gewesen wären. Vielmehr ist es wahrscheinlich, dass diese Baby-Braunen-Zwerge in der gleichen Art und Weise wie Sterne entstanden – in einer relativ ruhigen und ungestörten Manier."

Alan Boss von der Carnegie Institution stimmt Luhmans Ansicht zu. Demnach könne man Braune Zwerge durchaus als Sterne bezeichnen, auch wenn ihre Masse zu gering ist, um eine Kernfusion auf Dauer aufrecht zu erhalten. Allerdings bedeutet die Entdeckung des jungen Paares keinesfalls, dass nicht auch der frühe Rausschmiss ein Entstehungsprozess von Braunen Zwergen sein könnte. Die Suche nach einer vollständigen Braune-Zwerg-Theorie geht also weiter.
09.07.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 09.07.2004

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