Bildnachweis: ESO
Mit dem Very Large Telescope von ESO in Paranal und einer Reihe von boden- und weltraumgestützten Teleskopen hat ein internationales Team von Astronomen in einer vierjährigen Studie zum ersten Mal die Masse eines ultrakühlen Sterns und seines begleitenden Braunen Zwergs gemessen . Die beiden Sterne bilden ein binäres System und umkreisen sich in etwa 10 Jahren.
Das Team erhielt hochauflösende Nahinfrarotbilder. am Boden besiegten sie den Unschärfeeffekt der Erdatmosphäre durch adaptive Optiktechniken. Durch genaue Bestimmung der auf den Himmel projizierten Umlaufbahn konnten die Astronomen die Gesamtmasse der Sterne messen. Zusätzliche Daten und ein Vergleich mit Sternmodellen ergeben dann die Masse jeder der Komponenten.
Der schwerere der beiden Sterne hat eine Masse von etwa 8,5% der Sonnenmasse und sein brauner Zwergbegleiter ist noch leichter, nur 6% der Sonnenmasse. Beide Objekte sind mit einem Alter von etwa 500-1000 Millionen Jahren relativ jung.
Diese Beobachtungen stellen einen entscheidenden Schritt in Richtung der noch fehlenden Kalibrierung von Sternentwicklungsmodellen für Sterne mit sehr geringer Masse dar.
Telefonnummer Stern
Obwohl Astronomen mehrere Hundert Sterne und Braune Zwerge mit sehr geringer Masse gefunden haben, sind die grundlegenden Eigenschaften dieser extremen Objekte wie Massen und Oberflächentemperaturen noch nicht bekannt. Innerhalb des kosmischen Zoos stellen diese ultrakühlen Sterne eine Klasse von „Zwischenobjekten“ zwischen Riesenplaneten - wie Jupiter - und „normalen“ Sternen dar, die weniger massereich als unsere Sonne sind. Um sie gut zu verstehen, ist es daher für das Gebiet der Sternastrophysik von entscheidender Bedeutung .
Das Problem bei diesen ultrakühlen Sternen ist, dass im Gegensatz zu normalen Sternen, die Wasserstoff in ihrem zentralen Kern verbrennen, keine eindeutige Beziehung zwischen der Leuchtkraft des Sterns und seiner Masse besteht. In der Tat hängen Leuchtkraft und Oberflächentemperaturen von ultrakühlen Zwergsternen sowohl von ihrem Alter als auch von ihrer Masse ab. Ein älterer, etwas massiverer ultra-cooler Zwerg kann somit genau die gleiche Temperatur haben wie ein jüngerer, weniger massereicher.
Es ist daher ein grundlegendes Ziel der modernen Astrophysik, unabhängig die Massen eines ultrakühlen Zwergsterns zu erhalten. Dies ist im Prinzip möglich, indem solche Objekte untersucht werden, die Mitglieder eines binären Systems sind.
Genau das hat ein internationales Team von Astronomen jetzt in einer vierjährigen Studie über ein binäres Sternensystem mit einem ultra-coolen Zwergstern unter Verwendung einer Vielzahl von Top-Teleskopeinrichtungen, einschließlich des Very Large Telescope von ESO sowie von Keck, getan Ich und Gemini North in Hawaii und auch das Hubble-Weltraumteleskop. Dieses System - mit der Telefonnummer 2MASSW J0746425 + 2000321 - befindet sich in einer Entfernung von 40 Lichtjahren.
Die Astronomen verwendeten hochwinkelauflösende Bilder, um beide Sterne im binären System zu sehen und ihre Bewegung über einen Zeitraum von vier Jahren zu messen. Dies ist jedoch leichter gesagt als getan, da der Abstand zwischen den beiden Sternen am Himmel recht gering ist: zwischen 0,13 und 0,22 Bogensekunden. Dies entspricht der Größe einer 1-Euro-Münze in einer Entfernung von etwa 25 km.
Dieser Abstand ist so gering, dass es normalerweise nicht möglich ist, die beiden Sterne zu unterscheiden, da die atmosphärischen Turbulenzen (das „Sehen“) verwischen. Es ist daher notwendig, die Technik der adaptiven Optik zu verwenden. Diese wunderbare Methode basiert auf der Messung der Bildqualität in Echtzeit und dem Senden von entsprechenden Korrektursignalen bis zu 100 Mal pro Sekunde an einen kleinen verformbaren Spiegel vor dem Detektor. Da der Spiegel seine Form kontinuierlich ändert, wird die störende Wirkung der Turbulenzen neutralisiert. Angewandt am VLT hat diese Technik zu Bildern geführt, die mindestens zehnmal schärfer sind als das „Sehen“ und daher viel mehr Details in den beobachteten Objekten zeigen.
Am Very Large Telescope verwendeten die Astronomen das hochmoderne NACO-Instrument für adaptive Optik. Sagt Herv? Bouy, Hauptautor des Papiers, der die hier beschriebenen Ergebnisse vorstellt: „NACO bietet die Möglichkeit, im Infrarotbereich zu arbeiten, und eignet sich daher ideal für die Untersuchung ultrakalter Sterne, die den größten Teil ihres Lichts in diesem Wellenlängenbereich emittieren. Mit der Kombination der hohen Effizienz von NACO und VLT und den hervorragenden atmosphärischen Bedingungen in Paranal konnten wir sehr scharfe Bilder dieses binären Sternensystems erzielen, fast so gut, als ob sich das Teleskop im Weltraum befände. “
Ultra-cool und auf Diät
Während ihrer vierjährigen Studie wurden sieben verschiedene relative Positionen der beiden Komponenten des binären Systems gemessen und Herv? Bouy und seine Mitarbeiter konnten die Sternbahnen mit guter Präzision bestimmen. Sie stellen fest, dass sich die beiden Sterne alle 10 Jahre einmal umeinander drehen und dass ihre physische Trennung nur das 2,5-fache der Entfernung der Erde zur Sonne beträgt - wie Astronomen sagen, 2,5 astronomische Einheiten. Unter Verwendung der Kepler-Gesetze ist es dann einfach, die Gesamtmasse des Systems abzuleiten. Der erhaltene Wert beträgt weniger als 15% der Sonnenmasse.
Die Astronomen verwendeten dann die photometrischen Daten jedes Sterns, die in mehreren Wellenbändern erhalten wurden, sowie die mit dem Hubble-Weltraumteleskop erhaltenen Spektren, um die beiden Objekte genauer zu untersuchen. Unter Verwendung der neuesten Sternmodelle der Gruppe der Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon fanden sie heraus, dass beide Sterne ungefähr die gleiche Oberflächentemperatur haben, etwa 1500 ° C (1800 K). Für einen Stern ist dies in der Tat ultra-cool - im Vergleich dazu ist die Oberflächentemperatur der Sonne mehr als dreimal höher.
Anhand theoretischer Modelle stellte das Team außerdem fest, dass die beiden Sterne (astrophysikalisch gesehen) eher jung sind - ihr Alter liegt nur zwischen 500 und 1.000 Millionen Jahren. Der massereichere der beiden hat eine Masse zwischen 7,5 und 9,5% der Sonnenmasse, während sein Begleiter eine Masse zwischen 5 und 7% der Sonnenmasse hat.
Objekte, die weniger als 7% unserer Sonne wiegen, wurden verschiedentlich als "Braune Zwerge", "Fehlgeschlagene Sterne" oder "Superplaneten" bezeichnet. Da sie in ihrem Inneren keine nachhaltige Energieerzeugung durch thermische Kernreaktionen haben, ähneln viele ihrer Eigenschaften eher denen riesiger Gasplaneten in unserem eigenen Sonnensystem wie Jupiter als Sternen wie der Sonne.
Das System 2MASSW J0746425 + 2000321 besteht also offenbar aus einem Braunen Zwerg, der einen etwas massiveren ultra-coolen Zwergstern umkreist. Es ist ein wahrer „Rosetta-Stein“ auf dem neuen Gebiet der Sternastrophysik mit geringer Masse, und weitere Studien werden sicherlich wertvollere Informationen über diese Objekte in der Übergangszone zwischen Sternen und Planeten liefern.
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
