Polarlichter auf einem kuriosen Himmelskörper
Der Braune Zwerg SIMP-0136 ist das kleinste bekannte Himmelsobjekt, das Anzeichen von Polarlichtern aufweist.
Polarlichter gibt es nicht nur auf der Erde: Bei den meisten Planeten und vielen Monden im Sonnensystem konnten Astronomen das Phänomen bereits nachweisen. Jetzt berichtet ein internationales Forschungsteam von der Entdeckung ganz ähnlicher Leuchterscheinungen auf dem 20 Lichtjahre entfernten Braunen Zwerg SIMP-0136.
Die Polarlichter erhitzen die obere Atmosphäre des Himmelsobjekts um 250 Grad, wie die Forschenden im Fachblatt «Astronomy & Astrophysics» berichten.
Himmelsobjekt zwischen Stern und Planet
«Wir haben die bislang genauesten Messungen der Atmosphäre eines Objekts ausserhalb unseres Sonnensystems durchgeführt», erläutert Evert Nasedkin vom Trinity College Dublin in Irland die Beobachtungen des Teams. Das grosse Weltraumteleskop James Webb erlaube es, so der Forscher, über diese Entfernungen hinweg noch Temperaturänderungen von fünf Grad nachzuweisen.
SIMP-0136 dreht sich alle 2,4 Stunden einmal um sich selbst – und bei dieser Rotation ändern sich seine Helligkeit und auch seine Temperatur. SIMP-0136 ist ein Brauner Zwerg, ein Himmelsobjekt zwischen Planet und Stern.
Der Braune Zwerg lieft oft dazwischen
Während Planeten leuchten, weil sie das Licht ihres Zentralsterns reflektieren, erzeugen Sterne wie unsere Sonne Licht und Wärme durch Kernfusion, also durch die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium.
Im Bereich zwischen der 12- und der 75-fachen Masse des Planeten Jupiter liegen die «verhinderten Sterne», wie Braune Zwerge oft bezeichnet werden. Druck und Temperatur in ihrem Inneren reichen nicht für die normale Wasserstoff-Fusion aus.
Polarlichter führen Energie zu
Lediglich der seltenere «schwere Wasserstoff» Deuterium kann zu Helium verschmelzen und für ein wenig Wärme sorgen. Braune Zwerge sind deshalb an ihrer Oberfläche durchaus warm, etwa 1500 Grad Celsius im Fall von SIMP-0136.
Überraschend für die Forschenden war dabei die Entdeckung, dass die Temperatur in der Hochatmosphäre noch einmal um 250 Grad ansteigt. Es müsse also, so folgern Nasedkin und sein Team, der Atmosphäre von aussen Energie zugeführt werden – und zwar durch Polarlichter.
Teilchen kommen aus dem interstellaren Raum
Polarlichter entstehen, wenn elektrisch geladene Teilchen – Elektronen und Atomkerne – entlang des Magnetfelds eines Himmelsobjekts in dessen Atmosphäre eindringen.
Während diese geladenen Teilchen bei irdischen Polarlichtern von der Sonne stammen, handelt es sich im Fall von SIMP-0136 um Elektronen und Atomkerne aus dem interstellaren Raum, also dem Weltall zwischen den Sternen.
Kleinste bekannte Himmelsobjekt mit Polarlichtern
Denn der Braune Zwerg ist ein Einzelgänger, der allein seine Bahn zieht und keinen gewöhnlichen Stern umkreist. Astronomen hatten zuvor bereits bei zwei anderen Braunen Zwergen Polarlichter nachgewiesen, aber diese besitzen eine deutlich grössere Masse als SIMP-0136.
Mit gerade einmal 15 Jupitermassen ist SIMP-0136 jenseits unseres Sonnensystems das kleinste bekannte Himmelsobjekt mit Polarlichtern – und das macht den Braunen Zwerg für Astronomen umso interessanter.
Unterschätzer Einfluss auf die Temperatur
Er liegt nahe an der Massengrenze von 12 Jupitermassen zu Planeten, sei also «ein ideales Analogon für direkt beobachtbare Planeten bei anderen Sternen», betonen Nasedkin und sein Forschungsteam, etwa für die Erforschung ihrer Atmosphären.
So dachten Himmelsforschende bislang, die entscheidende Rolle für Temperaturänderungen der Atmosphäre spiele die Bewölkung. SIMP-0136 zeige jetzt jedoch, dass Polarlichter einen bislang unterschätzten Einfluss auf die Temperatur haben können.
