Weltraumteleskope lokalisieren schwer definierbaren Braunen Zwerg
Die beiden NASA-Weltraumteleskope Spitzer und Swift haben sich zu einer erstklassigen Zusammenarbeit verbunden, um ein Microlensing-Ereignis zu beobachten, wenn ein entfernter Stern durch das Gravitationsfeld von mindestens einem kosmischen Vordergrundobjekt aufgehellt wird. Diese Technik eignet sich vor allem für die Suche nach Objekten mit geringer Masse die einen Stern umkreisen, wie z. B. Planeten. In diesem Fall zeigten die Beobachtungen einen Braunen Zwerg.
Braune Zwerge sind vermutlich das Bindeglied zwischen Planeten und Sternen, mit bis zu 80 Jupitermassen. Aber ihre Zentren sind nicht heiß oder dicht genug, um Energie durch Kernfusion zu erzeugen. Kurioserweise haben Wissenschaftler festgestellt, dass weniger als 1 Prozent der sonnenähnlichen Sterne einen Braunen Zwerg haben, der innerhalb von 3 Astronomischen Einheiten seinen Zentralstern umkreist. Dieses Phänomen wird die „Braune-Zwerg-Wüste“ genannt.
Der neu entdeckte Braune Zwerg, der einen Zentralstern umkreist, könnte diese Zone bewohnen. Spitzer und Swift beobachteten das Microlensing-Ereignis, nachdem sie durch bodengebundene Microlensing-Untersuchungen, einschließlich des Optical Gravitation Lensing Experiments (OGLE), einen Tipp bekommen haben. Die Entdeckung dieses Braunen Zwergs mit der Bezeichnung OGLE-2015-BLG-1319 markiert die erste Zusammenarbeit von zwei Weltraumteleskopen, um ein Microlensing-Ereignis zu beobachten.
„Wir wollen verstehen, wie Braune Zwerge in der Umlaufbahn um Sterne entstehen und warum es eine „Wüste“ gibt, in der sie relativ zu ihren Muttersternen gefunden werden“, sagte Yossi Shvartzvald, ein Postdoc-Mitarbeiter beim JPL in Pasadena, Kalifornien, und leitender Autor einer Studie, die im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. „Es ist möglich, dass die „Wüste“ nicht so trocken ist, wie wir vermuten.“
Was ist Microlensing?
Bei einem Microlensing-Ereignis wird die Helligkeit eines weit entfernten Hintergrundsterns immer wieder gemessen. Wenn ein massives Objekt vor dem Hintergrundstern sehr nahe entlang der Sichtlinie vorbeigeht, dann wird das Licht des Hintergrundsterns durch den Gravitationslinseneffekt in sehr charakteristischer weise verstärkt. Je nach Masse und Ausrichtung des dazwischen liegenden Objektes kann der Hintergrundstern tausendfach heller erscheinen.
Eine Möglichkeit, die Eigenschaften eines Linsensystems besser zu verstehen besteht darin, das Microlensing-Ereignis von mehr als einem Beobachtungspunkt aus zu beobachten. Indem mehrere Teleskope das Aufhellen des Hintergrundsterns aufzeichnen, können Wissenschaftler die „Parallaxe“, also den offensichtlichen Unterschied in der Position eines Objekts von zwei Punkten im Raums nehmen. Wenn man den Daumen vor die Nase hält und das linke Auge schließt, dann wieder öffnet und das rechte Auge schließt, scheint sich der Daumen im Raum zu bewegen, aber mit beiden offenen Augen bleibt er am Platz. Im Zusammenhang mit Microlensing wird die Beobachtung des gleichen Ereignisses aus zwei oder mehr voneinander getrennten Orten zu unterschiedlichen Vergrößerungsmustern führen.
„Jedes Mal, wenn wir mehrere Beobachtungsorte auf der Erde oder wie in diesem Fall zwei Weltraumteleskope haben, ist es wie mit mehreren Augen zu sehen, wie weit entfernt etwas ist“, sagte Shvartzvald. „Aus Modellen über die Funktionsweise von Microlensing können wir dann die Beziehung zwischen der Masse des Objektes und der Entfernung berechnen.“
Die neue Studie
Spitzer beobachtete das Doppelsystem mit dem braunen Zwerg im Juli 2015, während der letzten beiden Wochen der Weltraumteleskop-Microlensing-Kampagne in diesem Jahr.
Während Spitzer mehr als eine Astronomische Einheit von der Erde entfernt ist (das Teleskop bewegt sich auf einer heliozentrischen, der Erde folgenden Umlaufbahn), befindet sich Swift auf einer niedrigen Umlaufbahn um unseren Planeten. Swift sah auch das Doppelsystem Ende Juni 2015 durch Microlensing. Dies war das erste Microlensing-Ereignis, das dieses Teleskop beobachtet hatte. Aber Swift ist nicht weit genug von bodengebundenen Teleskopen entfernt, um eine signifikante andere Sicht auf dieses besondere Ereignis zu bekommen, so dass keine Parallaxe zwischen den beiden gemessen wurde. Dies zeigte den Wissenschaftlern die Grenzen der Möglichkeiten des Teleskops für bestimmte Entfernungen und Objekt-Typen.
„Unsere Simulationen deuten darauf hin, dass Swift diese Parallaxe für nahe gelegene, weniger massive Objekte einschließlich „freischwebender Planeten“ messen könnte, die nicht einen Stern umkreisen“, sagte Shvartzvald.
Durch die Kombination von Daten aus den Weltraumteleskopen und den bodengebundenen Teleskopen stellten die Forscher fest, dass der neu entdeckte Braune Zwerg zwischen 30 und 65 Jupiter-Massen hat. Sie fanden auch, dass der Braune Zwerg einen K-Zwerg umkreist, einen Stern mit halber Sonnenmasse. Ferner fanden die Forscher, basierend auf den vorhandenen Daten, zwei mögliche Abstände zwischen dem Braunen Zwerg und seinem Mutterstern; 0,25 AE und 45 AE. Die 0,25 AE-Distanz würde dieses System zu einer braune-Zwerg-Wüste machen.
„In der Zukunft hoffen wir, mehr Beobachtungen von Microlensing-Ereignissen aus mehreren Betrachtungsperspektiven zu haben, sodass wir die Eigenschaften von Braunen Zwergen und Planetensystemen weiter untersuchen können“, sagte Ceoffrey Bryden, Wissenschaftler am JPL und Co-Autor der Studie.
16. November 2016/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
