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Messmethode entdeckt, um die Aufheizung junger Brauner Zwerge bei ihrer Entstehung zu berechnen
Weimar/Garching (19.02.03) Sterne leuchten, Planeten werden von Sternen beleuchtet - so oder ähnlich lautete über Jahrhunderte die Antwort auf die Frage: "Was ist ein Planet?". Erst mit dem Aufkommen von Messungen der planetaren Wärmestrahlung zeigte sich, dass Planeten auch eigenes infrarotes Licht ausstrahlen - bei Jupiter vergleichbar mit dem Ausmaß der Bestrahlung durch die Sonne. So gibt der Gasplanet etwa doppelt soviel Energie ab wie er von der Sonne erhält.
Der Überschuss stammt aus den gewaltigen Mengen erhitzter Materie im Planeteninneren, die Milliarden Jahre benötigt, um über die Oberfläche als Wärmestrahlung in den Raum zu gelangen und den Himmelskörper abzukühlen. Das deutet auf eine heiße Jugend des Planeten hin - bedingt durch Wärme, freigesetzt durch die Kompression der Nebelgase bei der Entstehung.
Wenn Planeten wie Jupiter aber nach 4,5 Milliarden Jahren noch selbst strahlen, dann könnte man diese Eigenschaft nutzen, um Exo-Planeten sichtbar zu machen. Dabei ist zu beachten, dass sich Planeten relativ nahe an ihren Muttersternen befinden. Sterne leuchten stark, Planeten nur schwach: Jupiters Leuchten entspricht nur einem Milliardstel der Stärke der Sonnenleuchtkraft. Das gleicht etwa dem Verhältnis der Leuchtkraft des nächtlichen Weimar zu jener eines Glühwürmchens. Es macht die direkte Abbildung von Exo-Planeten zu einer Herausforderung.
Da Planeten aber noch nach Milliarden Jahren der Abkühlung leuchten, müssen sie früher heller gewesen sein, am hellsten in ihrer Jugend. Tatsächlich wird erwartet, dass junge Planeten millionenfach heller strahlen als alte. Auch junge Sterne sind heller, allerdings typischerweise nur weniger als zehnfach. Was unsere Sonne betrifft, finden Wuchterl und Werner M. Tscharnuter für die "ausgewachsene" Sonne, also unmittelbar nachdem sie ihre heutige Masse erreicht hat, nur das etwas mehr als Fünffache der heutigen Sonnenleuchtkraft. Die Helligkeit der jungen Sterne nimmt später nicht so stark ab, da bei Sternen das nukleare "Brennen" nachheizt. Damit wird der Vergleich zwischen Glühwürmchen und Weimar zu einem zwischen München und etwa Garching mit seinen Forschungszentren. Junge Planeten sind viel leichter neben ihren Sternen zu sehen. Dass das mit bestehenden Techniken gerade möglich wäre, konnte unlängst gezeigt werden.
Allerdings müssen sie dann auch als Planeten erkennbar sein. Dazu müsste man sie aber von anderen jungen Objekten unterscheiden, die auch eine hitzige Jugend haben - vor allem den jungen Braunen Zwergen.
Wie Günther Wuchterl (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik) und Werner M. Tscharnuter (Universität Heidelberg) in der jüngsten Ausgabe von "Astronomy and Astrophysics" berichten, ist es nach jahrzehntelangen Entwicklungsarbeiten mittels neuer rechnerischer und physikalischer Methoden nun erstmals möglich, die Aufheizung junger Brauner Zwerge bei ihrer Entstehung zu berechnen, genauso wie jene junger Sterne. Die Entstehung Brauner Zwerge ist besonders schwer zu berechnen, da die Zwerge wie Sterne kollabieren, aber viel rascher undurchsichtig werden. Dieses Ergebnis präsentierte Wuchterl auch in Weimar bei der heute zu Ende gehenden Tagung "Planetenbildung: Das Sonnensystem und extrasolare Planeten", die gemeinsam von der Thüringer Landessternwarte Tautenburg und dem Astrophysikalischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena organisiert wurde.
Die Methode ermöglicht den Vergleich der Leuchtstärke junger Brauner Zwerge mit jener gerade ausgewachsener Planeten und so die Identifikation von Planeten anhand des Leuchtkraftunterschiedes zu ihren Muttersternen. Grob gesprochen ist ein Objekt mit doppelter Masse viermal so hell. Planeten mit geringerer Masse sind also deutlich leuchtschwächer als (Braune) Zwerge "gleichen Alters". Wichtig ist es dabei, die unterschiedliche Entstehung von Braunen Zwergen und Planeten zu berücksichtigen, die den Grad der anfänglichen Aufheizung und ihren Zeitpunkt bestimmt.
Da es Planeten bei anderen Sternen gibt und junge Sterne gerade entstehen, wird angenommen, dass auch Planeten in den letzten Millionen Jahren entstanden. Da es junge nahe Sterne gibt, ist auch zu erwarten, dass es junge Planeten in unserer unmittelbaren galaktischen Nachbarschaft gibt. Die theoretischen Grundlagen für ihre Erkennung und die Unterscheidung von Braunen Zwergen sind nun gelegt. So wird wahrscheinlich das erste Bild von einem Planeten außerhalb des Sonnensystems das eines jungen Planeten sein.
Kontakt:
Günther Wuchterl
MPI für extraterrestrische Physik
Tel.: 089 / 300003323
E-Mail: wuchterl@mpe.mpg.de
http://youngstars.mpe.mpg.de/
http://youngstars.mpe.mpg.de/Planetenleuchten
Criteria of this press release:
Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Research results, Scientific conferences
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