Jupiterähnlicher Wolkengürtel auf Doppelsternsystem Brauner Zwerge in nur 6,5 Lichtjahren Entfernung entdeckt

[Mobile Software: BoKeYuan] Astronomen haben entdeckt, dass der nächstgelegene bekannte Braune Zwerg, Luhman 16A, Anzeichen von Wolkengürteln aufweist, die denen von Jupiter und Saturn ähneln. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Polarimetrie eingesetzt haben, um die Eigenschaften atmosphärischer Wolken außerhalb des Sonnensystems, sogenannter Exowolken, zu bestimmen. Braune Zwerge sind Objekte, die schwerer als Planeten, aber leichter als Sterne sind. Ihre Masse liegt typischerweise zwischen dem 13- und 80-Fachen der Jupitermasse. Luhman 16A ist Teil eines Doppelsternsystems, zu dem auch ein zweiter Brauner Zwerg, Luhman 16B, gehört. Es ist 6,5 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt und damit nach Alpha Centauri und Barnards Stern das drittnächste Sternensystem zu uns.

Beide Braunen Zwerge besitzen etwa die 30-fache Masse des Jupiters, und obwohl Luhman 16A und Luhman 16B eine ähnliche Masse und Temperatur (etwa 1.000 °C) aufweisen und wahrscheinlich zur gleichen Zeit entstanden sind, weisen sie ein deutlich unterschiedliches Wetter auf. Luhman 16B zeigt keine Anzeichen stationärer Wolkenbänder, sondern eher unregelmäßige Wolken. Daher weist Luhman 16B im Gegensatz zu Luhman 16A aufgrund seiner wolkigen Beschaffenheit erhebliche Helligkeitsschwankungen auf. Julien Girard vom Space Telescope Science Institute des Mount Sinai, Mitglied des Forschungsteams, sagte:

Wie die Erde und die Venus sind diese Himmelskörper Zwillinge mit sehr unterschiedlichem Klima. Es könnte dort Regen wie Silikate oder Ammoniak geben und tatsächlich herrscht ziemlich schlechtes Wetter. Die Forscher verwendeten ein Instrument am Very Large Telescope in Chile, um polarisiertes Licht aus dem Luhman-16-System zu untersuchen. Die Polarisation ist eine Eigenschaft des Lichts, die die Richtung angibt, in der die Lichtwellen schwingen. Polarisierte Sonnenbrillen blockieren die Polarisation in eine Richtung, um Blendung zu reduzieren und den Kontrast zu verbessern. „Anstatt zu versuchen, dieses Blendlicht auszublenden, haben wir versucht, es zu messen“, sagte der Hauptautor Max Millar-Blanchaer vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, Kalifornien.

Wenn Licht von Partikeln, wie etwa Wolkentröpfchen, reflektiert wird, kann es zu einem bestimmten Polarisationswinkel tendieren. Durch die Messung des polarisierten Lichts von weit entfernten Systemen können Astronomen auf das Vorhandensein von Wolken schließen, ohne die Wolkenstruktur des Braunen Zwergs direkt auflösen zu müssen. Selbst aus einer Entfernung von Lichtjahren lässt sich durch Polarisation feststellen, welches Licht auf seinem Weg angetroffen wurde. Um festzustellen, was dem Licht auf seinem Weg begegnete, verglichen wir unsere Beobachtungen mit Modellen unterschiedlicher Eigenschaften, sagte Theodora Karalidi von der University of Central Florida in Orlando, Mitglied des Forschungsteams:

Braune Zwergatmosphären mit festen Wolken, gestreiften Wolkenbändern und sogar Braune Zwerge, die aufgrund schneller Rotation abgeflacht sind. Die Studie ergab, dass nur atmosphärische Modelle mit Wolkenbändern die Beobachtungen von Luhman 16A erreichen konnten. Die Polarimetrietechnik ist nicht auf Braune Zwerge beschränkt; Es kann auch auf Exoplaneten angewendet werden, die weit entfernte Sterne umkreisen. Die Atmosphären heißer, gasförmiger Exoplaneten ähneln denen von Braunen Zwergen. Während die Messung der Polarisationssignatur von Exoplaneten eine größere Herausforderung darstellt, da sie relativ schwach leuchten und sich so nahe an ihren Sternen befinden, könnten die von Braunen Zwergen gewonnenen Informationen für zukünftige Studien von Nutzen sein.

Das kommende James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, dessen Start für 2021 geplant ist, wird in der Lage sein, Systeme wie Luhman 16 auf Anzeichen von Helligkeitsschwankungen im Infrarotlicht zu untersuchen, die auf die Eigenschaften von Wolken hinweisen. Das Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) der NASA wird mit einem Koronographen ausgestattet sein, der Polarimetrie durchführen kann. Damit könnten riesige Exoplaneten im reflektierten Licht erkannt und schließlich Anzeichen von Wolken in ihren Atmosphären gefunden werden, heißt es in einer im Astrophysical Journal veröffentlichten Studie.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: Europäische Weltraumorganisation/Hubble Information Center

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Astrophysics veröffentlicht.

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