Astronomen lösen endlich das Rätsel des Braunen Zwergs Gliese 229 B - es zeigt sich, dass es sich um zwei Körper handelt, die nahe beieinander umkreisen

Astronomen haben schließlich das langjährige Rätsel um den braunen Zwerg Gliese 229 B gelöst und entdeckt, dass es sich nicht um einen einzelnen Körper handelt, sondern um ein Paar eng verbundener brauner Zwerge, die umeinander kreisen. Diese unglaubliche Entdeckung hat neue Erkenntnisse über die Natur dieser substellaren Objekte geliefert und gleichzeitig neues Licht auf das Verständnis ihrer Evolution und Dynamik geworfen. Die beiden Körper im System, bezeichnet als Gliese 229Ba und Gliese 229Bb, umkreisen sich alle 12 Tage, was es zu einem der engsten binären Systeme brauner Zwerge macht, die jemals entdeckt wurden. Diese Entdeckung eröffnet Möglichkeiten für neue Forschungen, insbesondere da sie zusätzliche Informationen über die Entwicklung und Merkmale solcher substellarer Objekte bereitstellt, die ihren Platz zwischen Sternen und gasförmigen Riesen einnehmen.

Braune Zwerge sind faszinierende Objekte, die an der Grenze zwischen Sternen und Planeten liegen, und ihre Masse ist groß genug, damit thermonukleare Reaktionen stattfinden können, aber nicht groß genug, damit diese stabil wie bei echten Sternen sind. Mit der Entdeckung von Gliese 229 B im Jahr 1995 fanden Wissenschaftler heraus, dass dieser braune Zwerg Methan in seiner Atmosphäre besitzt, was für gasförmige Riesen wie Jupiter typisch ist, nicht aber für Sterne. Dennoch blieb die Helligkeit dieses Objekts nach fast 30 Jahren der Beobachtung unerklärlich schwach, angesichts seiner geschätzten Masse von 70 Mal der von Jupiter. Die Analyse ergab, dass der Grund für diese Diskrepanz in den Beobachtungen darin liegt, dass Gliese 229 B tatsächlich aus zwei Körpern besteht – Gliese 229Ba und Gliese 229Bb – mit Massen von 38 und 34 Mal der von Jupiter. Die kombinierte Helligkeit dieser Körper entspricht nun dem, was für ein System dieser Masse zu erwarten wäre.

Ein Team von Astronomen des Caltech, geleitet von Doktorand Jerry W. Xuan, verwendete zwei Schlüsseltechnologien, um die binäre Natur von Gliese 229 B zu entdecken. Die erste Technologie umfasste das GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile, das Licht von vier verschiedenen Teleskopen kombiniert und extrem präzise Distanzmessungen und räumliche Auflösung ermöglicht. Die zweite Technologie nutzte das CRIRES+-Instrument, das die Erkennung spektraler Signaturen beider Körper ermöglicht. Mit diesen Methoden gelang es, zu zeigen, dass sich einer der braunen Zwerge auf uns zubewegt, während sich der andere entfernt, was auf einen orbitalen Tanz der beiden Körper hindeutet, die sich alle 12 Tage umeinander bewegen.

Die Entdeckung der binären Natur von Gliese 229 B wirft viele neue Fragen darüber auf, wie solche eng gebundenen Paare brauner Zwerge entstehen. Es gibt verschiedene Theorien, die vorschlagen, dass solche Paare innerhalb von wirbelnden Materiedisketten entstehen können, die junge Sterne umgeben. Nach einer Theorie fragmentiert sich die Materiediskette in zwei Teile, die dann nach einer nahen Begegnung gravitationell gebunden werden. Angesichts der Tatsache, dass Gliese 229 B so nah an seinem Wirtstern ist, intrigieren die Theorien über die Entstehung solcher Paare die Astronomen zusätzlich, da sie die Möglichkeit der Bildung anderer ähnlicher binärer Systeme oder sogar binärer Exoplaneten nahelegen, was bisher nicht in so großem Maße beobachtet wurde. Es ist möglich, dass dieselben Mechanismen auch bei der Bildung von Planetenpaaren um andere Sterne eine Rolle spielen, wodurch neue Dimensionen in der Erforschung von Exoplanetensystemen eröffnet werden.

Gliese 229 B ist nicht nur der erste entdeckte braune Zwerg, sondern ist jetzt, mit der Entdeckung seiner binären Natur, eines der faszinierendsten Objekte seiner Klasse geworden. Das binäre System umkreist ein gemeinsames Massenzentrum, während das gesamte System alle 250 Jahre um einen M-Zwergstern orbitieren, der kleiner und kühler als unsere Sonne ist. Ihre Entfernung beträgt nur das 16-fache der Entfernung zwischen Erde und Mond, was bedeutet, dass die Körper extrem nahe beieinander sind und daher stark gravitationell gebunden sind. Dies ist auch wichtig, da binäre Systeme wie dieses entscheidende Daten zum Verständnis liefern können, wie komplexere Systeme im Universum entstehen.

Laut Xuan wurde Gliese 229 B über viele Jahre als ein prototypisches Beispiel für einen braunen Zwerg betrachtet, aber jetzt wissen wir, dass unser Verständnis unvollständig war. Diese Entdeckung ist nur der Beginn eines neuen Kapitels in der Erforschung substellarer Objekte. Zukünftige Untersuchungen werden voraussichtlich mit fortschrittlichen Instrumenten wie dem Keck Planet Imager und Characterizer (KPIC) sowie HISPEC, einem derzeit am Caltech und anderen Laboren entwickelten Instrument, fortgesetzt. Diese Instrumente werden tiefere Einblicke in binäre Systeme ermöglichen und helfen, die Dynamik dieser komplexen kosmischen Systeme zu verstehen.

Neue Entdeckungen deuten darauf hin, dass ähnliche binäre Systeme brauner Zwerge oder sogar Exoplaneten darauf warten, entdeckt zu werden. Solche Systeme sind nicht nur für sich selbst faszinierend, sondern haben auch tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis der Stern- und Planetenbildung. Angesichts der Tatsache, dass braune Zwerge Objekte sind, die die Eigenschaften von Sternen und Planeten vereinen, kann das weitere Studium ihnen helfen, zu verstehen, wie sich stellare Systeme bilden und entwickeln. Binäre Systeme brauner Zwerge wie Gliese 229Ba und Gliese 229Bb könnten der Schlüssel zum Verständnis der Bildung komplexer kosmischer Strukturen sein und Daten liefern, die unser Wissen über das Universum erweitern.

Die Existenz von binären braunen Zwergen wie Gliese 229Ba und Gliese 229Bb zeigt, wie der Fortschritt der Technologie es ermöglicht, immer subtilere und komplexere Phänomene im Universum zu entdecken. Diese Systeme stellen eine besondere Herausforderung für die Beobachtung dar, da sie sich häufig in sehr geringen Entfernungen befinden und ihr Licht schwach ist. Doch dank des Fortschritts in der Teleskoptechnologie sind wir jetzt in der Lage, diese geheimnisvollen Objekte mit größerer Präzision als je zuvor zu erkunden. Das Universum ist voller unentdeckter Geheimnisse, und jedes neue Instrument, das entwickelt wird, ermöglicht es uns, weiter und tiefer zu sehen als je zuvor und die Komplexität und Schönheit kosmischer Tänze zu enthüllen, wie zwischen Gliese 229Ba und Gliese 229Bb. Der erste bekannte braune Zwerg, der tatsächlich ein binäres System ist, öffnet die Tür zur Entdeckung vieler ähnlicher Systeme und bringt neuen Enthusiasmus in die Erforschung des Universums, was es uns ermöglicht, die Dynamik und Evolution substellarer Objekte sowie deren Rolle in kosmologischen Prozessen besser zu verstehen.

Quelle: California Institute of Technology