🌟 Ein Brauner Zwerg und ein riesiger Exoplanet mit beispielloser Präzision direkt beobachtet

Derzeit beherbergen nur etwa 1 % der Sterne Riesenplaneten oder Braune Zwerge, die unsere Teleskope direkt abbilden können. Diese Seltenheit wirft eine Frage auf: Wie können wir diese so unauffälligen Objekte aufspüren, die im gleißenden Licht ihrer Muttersterne ertrinken? Ein Team von Astronomen hat nun einen Durchbruch erzielt, indem es eine raffinierte Methode anwendete, die Weltraumdaten mit der hochmodernen Bildgebung des Subaru-Teleskops kombiniert.

Auf diese Weise wurden zwei neue, lichtschwache Objekte direkt identifiziert, wobei es sich bei einem um einen Riesenplaneten und beim anderen um einen Braunen Zwerg handelt. Diese Entdeckungen sind die ersten des OASIS-Programms, das darauf abzielt, verborgene Objekte durch die Analyse von Sternbewegungen aufzuspüren. Laut der in The Astronomical Journal veröffentlichten Studie ermöglicht dieser Ansatz, Sterne präzise ins Visier zu nehmen, deren Bahn durch die Gravitation eines unsichtbaren Begleiters gestört wird, bevor sie mit adaptiven Instrumenten beobachtet werden.


Der Planet mit der Bezeichnung HIP 54515 b befindet sich 271 Lichtjahre entfernt im Sternbild Löwe. Mit einer Masse, die etwa dem 18-fachen des Jupiter entspricht, umkreist er seinen Stern in einer Entfernung, die mit der des Neptun von der Sonne vergleichbar ist. Sein Nachweis wurde dank des SCExAO-Systems des Subaru-Teleskops ermöglicht, das durch Korrektur atmosphärischer Turbulenzen (siehe unten) extrem scharfe Bilder erzeugt und so die Unterscheidung des Objekts trotz seiner scheinbaren Nähe zum Stern erlaubt.

Das zweite Objekt, HIP 71618 B, ist ein Brauner Zwerg (siehe unten), der sich 169 Lichtjahre entfernt im Sternbild Bärenhüter befindet. Mit einer Masse, die dem 60-fachen des Jupiter entspricht, stellt er ein Zwischenstadium zwischen Planeten und Sternen dar, das nicht genug Masse besitzt, um Kernfusion zu zünden. Diese Eigenschaften machen ihn zu einem idealen Ziel für künftige Beobachtungsmissionen.


Der Braune Zwerg HIP 71618 B spielt eine besondere Rolle für das künftige NASA-Weltraumteleskop Roman. Vor dieser Entdeckung gab es kein Objekt, das perfekt den strengen Anforderungen zum Testen der Roman-Coronagraphen entsprach – essentielle Systeme zur Abbildung erdähnlicher Planeten. HIP 71618 B schließt diese Lücke, da seine Helligkeit und Position für die operationellen Wellenlängen geeignet sind und so die für die Suche nach bewohnbaren Exoplaneten notwendigen Technologien validieren.

Die Funktionsweise adaptiver Optik

Adaptive Optik ist eine Schlüsseltechnologie, die in Teleskopen wie Subaru verwendet wird, um vom Erdboden aus scharfe Bilder zu erhalten. Sie korrigiert in Echtzeit die Verzerrungen, die durch die Erdatmosphäre verursacht werden und das Licht der Himmelskörper verwischen. Verformbare Spiegel passen ihre Oberfläche tausendfach pro Sekunde an, kompensieren die Turbulenzen und ermöglichen so, sehr lichtschwache Objekte in der Nähe von Sternen zu unterscheiden.

Ohne diese Korrektur wären direkte Beobachtungen von Planeten oder Braunen Zwergen praktisch unmöglich, da ihr Licht in dem ihres Muttersterns ertrinkt. Systeme wie SCExAO auf Subaru nutzen diese Technik, um eine beispiellose Präzision zu erreichen, die für die Untersuchung entfernter Begleiter essentiell ist. Dies ermöglicht die Fotografie von Objekten, die sonst verborgen blieben.

Der Einsatz adaptiver Optik transformiert die Astronomie, indem sie die Bildauflösung verbessert und mit der aus dem Weltraum erzielbaren vergleichbar macht. Sie wird in verschiedenen Projekten eingesetzt, von der Jagd nach Exoplaneten bis zur Erforschung ferner Galaxien. Ihre Weiterentwicklung treibt die Grenzen der Beobachtung stetig voran, erleichtert Entdeckungen und bereitet den Boden für künftige Missionen.

Die Natur Brauner Zwerge

Braune Zwerge sind Himmelskörper, die an der Grenze zwischen Riesenplaneten und Sternen angesiedelt sind. Sie entstehen wie Sterne aus Gas- und Staubwolken, aber ihre Masse reicht nicht aus, um die Kernfusion von Wasserstoff in ihrem Kern zu zünden. Dies verhindert, dass sie dauerhaft wie Sterne leuchten, und lässt sie im Laufe der Zeit langsam abkühlen.

Mit Massen, die typischerweise zwischen dem 13- und 80-fachen der Jupiter-Masse liegen, emittieren sie ein schwaches Infrarotlicht aufgrund der Restwärme ihrer Entstehung. Diese Eigenschaft macht sie mit empfindlichen Instrumenten nachweisbar, doch sie bleiben viel weniger leuchtkräftig als Sterne. Ihre Untersuchung hilft Astronomen, die Prozesse der Stern- und Planetenentstehung zu verstehen, da sie ein fehlendes Glied in der Entwicklung von Systemen darstellen.

Die Entdeckung Brauner Zwerge wie HIP 71618 B bietet einzigartige Gelegenheiten, astronomische Technologien zu testen. Ihre mäßige Helligkeit und ihr Abstand zu ihren Muttersternen machen sie zu idealen Zielen, um Instrumente wie Coronagraphen zu validieren, die für die Suche nach erdähnlichen Planeten entscheidend sind. So spielen sie eine zentrale Rolle für den Fortschritt der Weltraumforschung.