Ausgedehnter Jet aus Braunem Zwerg

  • 18. May 2017

Überraschende Entdeckung vermittelt einen neuen Einblick, wie substellare Objekte entstehen.

Astro­nomen unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extra­terrestrische Physik entdeckten kürzlich einen spekta­kulären, langen Jet, der von einem jungen braunen Zwerg ausge­stoßen wird. Die Masse von braunen Zwergen ist zu gering, um die Fusion von Wasser­stoff in ihrem Inneren aufrecht­zuerhalten. Daher nehmen diese Objekte einen Platz zwischen Sternen und Riesen­planeten ein. Bei jungen Sternen wurde bereits häufig ein Jet gefunden, der sich über ein Lichtjahr oder mehr ausdehnt. Jetzt wurde zum ersten Mal ein Jet mit ähn­lichem Ausmaß bei einem braunen Zwerg entdeckt. Diese Entdeckung ver­mittelt einen neuen Einblick, wie substellare Objekte entstehen.

Abb.: Jet HH 1165 (grün), der von dem braunen Zwerg Mayrit 1701117 ausgestoßen wird. Der Strahl erstreckt sich über eine Entfernung von 0,7 Lichtjahren (0,2 Parsec) nordwestlich des braunen Zwergs. (Bild: MPE, NOAO)

Abb.: Jet HH 1165 (grün), der von dem braunen Zwerg Mayrit 1701117 ausgestoßen wird. Der Strahl erstreckt sich über eine Entfernung von 0,7 Lichtjahren (0,2 Parsec) nordwestlich des braunen Zwergs. (Bild: MPE, NOAO)

Intrin­sisch schwache, braune Zwerge sind schwer zu finden und damit ist es auch schwierig sie untersuchen, ganz im Gegen­satz zu Sternen. Die Masse von braunen Zwergen reicht gerade nicht aus, die Kern­fusion in ihrem Kern aufrecht zu erhalten. Gleich­zeitig sind sie aber wesentlich massereicher als große Planeten, mit etwa der zehnfachen Jupiter­masse oder mehr. Braune Zwerge sind dabei recht häufig; es gibt in unserer Galaxie viel mehr braune Zwerge als Sterne wie die Sonne. Trotzdem sind Infor­mationen über braune Zwerge aus Beobach­tungen rar und die Astro­nomen sind sich nicht einig, ob sie sich eher wie Planeten oder eher wie Sterne bilden.

„Wir suchten nach sehr jungen braunen Zwergen und wählten dieses Objekt aus, denn wir sahen hier in früheren Spektral­beobach­tungen mit dem ESO VLT eine Vielzahl von typischen Emissions­linien, die man bei starken Ausflüssen erwarten würde und die anzeigten, dass es in der Nähe der Quelle eine Schock­front geben sollte“, erklärt Basmah Riaz vom MBE. Die Aufnahme, die im Laufe von ins­gesamt drei Nächten mit dem SOAR-Teleskop des Cerro Tololo Inter-American Obser­vatory gewonnen wurde, zeigt den neu ent­deckten Jet HH 1165, der von dem braunen Zwerg Mayrit 1701117 ausgeht. Dieser braune Zwerg befindet sich im äußeren Bereich des drei Millionen Jahres alten Sigma Orionis-Mehrfach­systems. „Nach den ersten 30 Minuten Integration konnten wir einen über­raschend ausge­dehnten Jet sehen“, sagt Cesar Briceno vom Cerro Tololo Inter-American Obser­vatory.

Der Jet erstreckt sich über eine Entfernung von 0,7 Licht­jahren nord­westlich des braunen Zwergs. Die Emissions­knoten entlang des Strahls zeigen, dass der Massen­verlust zeitlich variabel ist, wahr­scheinlich als Ergebnis epi­sodischer Akkretion auf den braunen Zwerg. Zwar kannte man schon vorher Jets von jungen braunen Zwergen, diese Ent­deckungen waren aber Mikrojets, die etwa um ein Viel­faches kleiner waren. „Diese Ent­deckung zeigt, dass braune Zwerge – ganz wie junge Sterne – mächtige Jets mit Aus­dehnungen im Parsec-Bereich ausstoßen können, und dass ihre Masse durch einen unstetigen, episo­dischen Prozess anwächst“, erklärt Basmah Riaz.

„Der Jet HH 1165 zeigt alle bekannten Merkmale der Jets, die von Sternen ausgestoßen werden: Emissions­knoten, ein Loch mit einem Reflexions­nebel und Schock­fronten an den Enden des Jets. Sehr über­zeugend", sagt Emma Whelan von der National University of Ireland. Es ist bekannt, dass braune Zwerge bei ihrer Geburt von Scheiben umgeben sind und dass sie ihre Masse durch Akkretion von mole­kularen Wolken vergrößern. Auch wenn es kontra­intuitiv erscheinen mag, dass der Massen­verlust ein inte­graler Bestand­teil für das Wachstum eines Objekts darstellt, so ist diese Situation auf das Vorhanden­sein von zu viel Dreh­impuls zurück­zuführen. Genau wie eine Eis­tänzerin beim Drehen ihre Arme anzieht und sich dann schneller dreht, würden sich auch große, langsam ro­tierende Molekül­wolken aufgrund der Dreh­impuls-Erhaltung viel schneller drehen, wenn sie auf die viel kleineren Größen von Sternen oder sub­stellaren Objekten wie braunen Zwergen kolla­bieren – zu schnell um kompakte Objekte entstehen zu lassen.

Riaz spekuliert, dass „die Kerne von Molekül­wolken einen viel zu hohen Dreh­impuls haben, als in Sternen oder braunen Zwergen enthalten sein kann. Das System muss also Drehimpuls verlieren, damit ein Objekt Masse an­sammeln kann. Wird der Drehimpuls mit Hilfe eines Jets aus dem System entfernt, löst dies das Drehimpuls­problem, mit dem Sterne und braune Zwerge konfron­tiert sind.“ Um diese Hypothese zu testen, ist das Team auf der Suche nach ausge­dehnten Jets von braunen Zwergen, um heraus­zufinden, wie häufig diese auftreten. Der­artige Jets könnten sehr selten sein, weil die Umgebungs­bedingungen für eine Aus­breitung des Jets günstig sein müssen und der Jet gleichzeitig auf große Ent­fernungen sichtbar sein muss. Man würde erwarten, dass sich Quellen mit niedriger Leucht­kraft in Gegenden mit niedriger Dichte befinden, nach der Fragmen­tierung von Wolken­kernen mit sehr niedriger Masse. Das Problem dürfte also eher das Fehlen von dichtem Material sein, in dem der Jet Schocks auslösen kann, als die Au­sbreitung an sich, die in einem dünneren Medium einfacher sein sollte.

MPE / JOL

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