Dieses
Bild des NIRCam-Instruments (Near-Infrared Camera) am James
Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt den zentralen Teil des
Sternhaufens IC 348.
Die dünnen Vorhänge, die das Bild füllen, sind
interstellares Material, das das Licht der Sterne des Sternhaufens
reflektiert, ein sogenannter Reflexionsnebel.
Das Material enthält auch kohlenstoffhaltige Moleküle, die
als polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe oder PAKs bekannt sind.
Winde von den massereichsten Sternen im Sternhaufen können dazu
beitragen, die große Schleife zu formen, die auf der rechten
Seite des Sichtfelds zu sehen ist.
Webbs
Infrarotempfindlichkeit war von entscheidender Bedeutung, da sie es dem
Team ermöglichte, schwächere Objekte als bodengestützte
Teleskope zu erkennen.
Darüber hinaus konnten sie dank Webbs scharfem Blick feststellen,
bei welchen roten Objekten es sich um punktförmige Braune Zwerge und bei welchen um klecksige Hintergrundgalaxien handelte.
Dieser Winning-Prozess führte zu drei faszinierenden Zielen mit
einem Gewicht von drei bis acht Jupitermassen und
Oberflächentemperaturen
zwischen 1.500 und 2.800 Grad Fahrenheit (830 bis 1.500 Grad Celsius).
Laut Computermodellen wiegt der kleinste von ihnen nur drei- bis viermal so viel wie Jupiter.
Zu erklären, wie ein so kleiner Brauner Zwerg entstehen konnte, ist theoretisch eine Herausforderung.
Eine schwere und dichte Gaswolke verfügt über genügend
Schwerkraft, um zusammenzufallen und einen Stern zu bilden.
Allerdings sollte es für eine kleine Wolke aufgrund ihrer
geringeren Schwerkraft schwieriger sein, zusammenzufallen und einen
Braunen Zwerg zu bilden,
und das gilt insbesondere für Braune Zwerge mit der Masse von Riesenplaneten.
„Mit aktuellen Modellen ist es ziemlich einfach, Riesenplaneten in einer Scheibe um einen Stern zu erschaffen“,
sagte Catarina Alves de Oliveira von der ESA (Europäische Weltraumorganisation), Hauptforscherin des Beobachtungsprogramms.
„Aber in diesem Cluster wäre es unwahrscheinlich, dass sich
dieses Objekt in einer Scheibe gebildet hat, sondern wie ein Stern,
und drei Jupitermassen sind 300-mal kleiner als unsere Sonne.“
Wir müssen uns also fragen: Wie funktioniert der Sternentstehungsprozess bei so sehr, sehr kleinen Massen?“
Ein mysteriöses Molekül
Winzige Braune Zwerge liefern nicht nur Hinweise auf den
Sternentstehungsprozess, sondern können Astronomen auch dabei
helfen,
Exoplaneten besser zu verstehen.
Die masseärmsten Braunen Zwerge überschneiden sich mit den größten Exoplaneten;
daher wäre zu erwarten, dass sie einige ähnliche Eigenschaften haben.
Allerdings ist ein freischwebender Brauner Zwerg leichter zu
untersuchen als ein riesiger Exoplanet, da dieser im grellen Licht
seines Muttersterns verborgen ist.
Zwei der in dieser Untersuchung identifizierten Braunen Zwerge zeigen
die spektrale Signatur eines nicht identifizierten Kohlenwasserstoffs
oder Moleküls,
das sowohl Wasserstoff- als auch Kohlenstoffatome enthält.
Die gleiche Infrarotsignatur wurde von der Cassini-Mission der NASA in
der Atmosphäre des Saturn und seines Mondes Titan entdeckt.
Es wurde auch im interstellaren Medium oder Gas zwischen Sternen beobachtet.
„Dies ist das erste Mal, dass wir dieses Molekül in der
Atmosphäre eines Objekts außerhalb unseres Sonnensystems
entdeckt haben“,
erklärte Alves de Oliveira.
„Modelle für die Atmosphäre Brauner Zwerge sagen ihre Existenz nicht voraus.
Wir betrachten Objekte mit jüngerem Alter und geringerer Masse als je zuvor und sehen etwas Neues und Unerwartetes.“
Bild: Drei Braune Zwerge
Bild: NASA
Dieses
Bild vom NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) am James
Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt den zentralen Teil des
Sternhaufens IC 348.
Astronomen durchkämmten den Sternhaufen auf der Suche nach
winzigen, frei schwebenden Braunen Zwergen: Objekten, die zu klein sind,
um Sterne zu sein aber größer als die meisten Planeten.
Sie fanden drei Braune Zwerge mit weniger als der achtfachen Masse des
Jupiters, die im Hauptbild eingekreist und in den detaillierten
Auszügen rechts dargestellt sind.
Der kleinste wiegt nur drei- bis viermal so viel wie Jupiter, was Theorien zur Sternentstehung in Frage stellt.
Brauner Zwerg oder Schurkenplanet?
Da die Objekte deutlich im Massenbereich von Riesenplaneten liegen, stellt sich die Frage,
ob es sich tatsächlich um Braune Zwerge handelt oder ob es sich wirklich um Schurkenplaneten handelt,
die aus Planetensystemen ausgestoßen wurden.
Obwohl das Team Letzteres nicht ausschließen kann, argumentieren sie,
dass es sich weitaus wahrscheinlicher um einen Braunen Zwerg handelt als um einen herausgeschleuderten Planeten.
Ein herausgeschleuderter Riesenplanet ist aus zwei Gründen unwahrscheinlich.
Erstens sind solche Planeten im Vergleich zu Planeten mit geringerer Masse im Allgemeinen ungewöhnlich.
Zweitens handelt es sich bei den meisten Sternen um Sterne mit geringer Masse,
und Riesenplaneten sind unter diesen Sternen besonders selten.
Daher ist es unwahrscheinlich, dass die meisten Sterne in IC 348 (bei denen es sich um Sterne mit geringer Masse handelt)
in der Lage sind, solch massereiche Planeten zu produzieren.
Da der Sternhaufen außerdem erst 5 Millionen Jahre alt ist, blieb wahrscheinlich nicht genug Zeit,
um Riesenplaneten zu bilden und dann aus ihren Systemen auszuschleudern.
Die Entdeckung weiterer solcher Objekte wird zur Klärung ihres Status beitragen.
Theorien deuten darauf hin, dass abtrünnige Planeten eher in den Randgebieten eines Sternhaufens zu finden sind.
Eine Erweiterung des Suchgebiets könnte sie also identifizieren, wenn sie innerhalb von IC 438 existieren.
Zukünftige Arbeiten könnten auch längere Untersuchungen
umfassen, mit denen schwächere, kleinere Objekte entdeckt werden
können.
Die vom Team durchgeführte kurze Untersuchung sollte Objekte mit
einer Größe von der doppelten Masse des Jupiters entdecken.
Längere Durchmusterungen könnten leicht eine Jupitermasse erreichen.
