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Mittwoch, 28.09.2016
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Erste Sturmwolke auf einem Stern entdeckt

Dunkler Wirbel auf kühlem Zwergstern erweist sich als Wolke aus Kristallen

Stürmischer Wirbel: Auf einem Zwergstern haben Astronomen erstmals einen gewaltigen Wirbelsturm entdeckt. Die Sturmwolke in der Atmosphäre dieses kühlen Zwergs ist drei Mal so groß wie die Erde und besteht wahrscheinlich aus Kristallen. Während dies bei heißeren Sternen wie unserer Sonne unmöglich ist, scheinen solche Wolken bei kühlen Zwergsternen demnach durchaus vorzukommen. Dies sei der erste Nachweis eines solchen Phänomens bei einem Stern, berichten die Forscher.
So könnte der L-Zwerg W1906+40 mit seiner dunklen Sturmwolke aussehen.

So könnte der L-Zwerg W1906+40 mit seiner dunklen Sturmwolke aussehen.

Bei der Sonne und anderen heißen Sternen ist es klar: Sie sind viel zu heiß, als dass sich Wolken oder gar feste Stoffe in ihrer Atmosphäre halten können. Stattdessen besteht ihre Oberfläche aus brodelndem Plasma. Anders ist dies bei Braunen Zwergen, denn diese "gescheiterten" Sterne sind zu klein, um in ihrem Inneren die Kernfusion in Gang zu halten. Ihre Atmosphäre ist daher kühl genug, um Wolken zu bilden – ein 2014 entdeckter Brauner Zwerg hat sogar Eiswolken.

Rätselhafte Abdimmung


Der jetzt entdeckte Zwergstern W1906+40 ist ein sogenannter L-Zwerg und liegt damit genau zwischen den beiden Gruppen. Er ist etwa so groß wie der Gasriese Jupiter, scheint aber genug Masse in sich zu vereinen, um eine Kernfusion in Gang zu halten, wie John Gizis von der University of Delaware und seine Kollegen berichten. Denn die Oberflächentemperatur des L-Zwergs liegt bei knapp 2.000 Grad Celsius - das ist für einen Stern kühl, wäre aber für einen relativ alten Brauen Zwerg eindeutig zu viel.

Die Forscher beobachteten den 53 Lichtjahre entfernten Zwergstern zwei Jahre lang regelmäßig immer wieder mit dem Kepler-Weltraumteleskop – und stellten dabei etwas Seltsames fest: In regelmäßigen Abständen, etwa alle neun Stunden, wurde das Licht von W1906+40 ein klein wenig schwächer. Bei einem helleren Stern wie unserer Sonne können große Sonnenflecken eine solche Abdimmung erzeugen: Immer, wenn die dunklen Sonnenflecken im Sichtfeld liegen, schlucken sie einen Teil des Lichts.


Ein Sturm auf einem Stern


Um dies zu überprüfen, richteten die Astronomen den Infrarotsensor des Spitzer-Weltraumteleskops auf den L-Zwerg. Das überraschende Ergebnis: Nicht ein Fleck im Sternenplasma verursacht die Abdimmung, sondern ein gewaltiger Sturm in der Atmosphäre von W1906+40. "Dieser Sturm ist so groß wie der Große Rote Fleck des Jupiter", berichtet Gizis. Drei nebeneinander gereihte Erden würden in ihn hineinpassen.

Alle neun Stunden gerät der dunkle Fleck auf W1906+40 ins Blickfeld der Teleskope.

Alle neun Stunden gerät der dunkle Fleck auf W1906+40 ins Blickfeld der Teleskope.

"Eine nicht homogene Wolkendecke, speziell eine Region dichter Wolken, würde die multispektralen Daten zu diesem kühlen Zwerg am besten erklären", konstatieren die Astronomen. Damit aber wäre W1906+40 der erste Stern, der eine Wolke in seiner Atmosphäre besitzt. Sollte sich dies bestätigen, weicht dies die Trennung zwischen Sternen, Braunen Zwergen und Planeten noch weiter auf. Denn Wolken kannte man bisher nur von den letzten beiden.

Kondensierte Minerale


Doch woraus besteht dieser Sturm? Für Wasser- oder Eiswolken ist die Atmosphäre des L-Zwergs definitiv zu heiß. Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit, wie die Forscher erklären: Bei Temperaturen unterhalb von rund 2225 Grad Celsius können Minerale in der Atmosphäre von Zwergsternen und Braunen Zwergen kondensieren. Das ist offenbar auch bei W1906+40 der Fall: "Die Wolken dieses L-Zwergs bestehen aus winzigen Mineralen", sagt Gizis.

Rätselhaft ist bisher noch, warum der Sturm auf W1906+40 so langlebig ist: Er blieb über die ganzen zwei Jahre Beobachtungszeit erhalten und scheint sich auch kaum verändert oder bewegt zu haben, wie die Forscher berichten. Alle bisher bekannten Wolken auf Braunen Zwergen hielten dagegen nur einige Stunden bis maximal Tage an.

"Wir wissen nicht, ob solche Sternenstürme einzigartig oder häufig sind", sagt Gizis. "Und wir wissen auch noch nicht, warum er so lange anhält." Er und seine Kollegen wollen nun nach weiteren Zwergsternen suchen, auf denen solche Sturmwolken vorkommen könnten. (Astrophysical Journal, 2015; doi: 10.1088/0004-637X/813/2/104)
(NASA/JPL, 14.12.2015 - NPO)
 
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