1975 brachte die US-Astronomin Jill Cornell Tarter den Begriff "Brauner Zwerg" in Umlauf. Er bezeichnet seitdem Objekte, die den Unterschied zwischen Sternen und Planeten zu verwischen scheinen. Laut einer neuen Studie dürfte es aber doch einen fundamentalen Unterschied geben.

Ein Brauner Zwerg ist massereicher als ein Gasriese wie der Jupiter, aber masseärmer als ein Zwergstern. Er definiert sich dadurch, dass er genug Masse hat, dass in seinem Inneren Deuteriumfusion stattfinden kann – aber nicht genug, um wie ein Stern Wasserstofffusion zu betreiben. Daraus scheint sich eine Art Himmelskörper-Kontinuum zu ergeben: Gasriesen gäbe es demnach bis zum 13-fachen Ausmaß des Jupiters, darüber liegen Braune Zwerge von unterschiedlicher Größe, die ab dem 75-fachen Ausmaß des Jupiters dann groß genug für Wasserstofffusion sind und als Sterne klassifiziert werden müssen. Alles wie in einer Art kosmischer Stirnreihe.

Die Gemini-Kampagne

Dem widersprechen nun Forscher des GPI Exoplanet Survey (GPI steht für Gemini Planet Imager). Sie haben mit dem GPI, einem Messinstrument am Gemini-Observatorium in Chile, seit 2014 fast 600 junge Sterne in der Nähe unseres Sonnensystems untersucht. Dabei wurden auch mehrere Gasriesen und Braune Zwerge entdeckt – und zwar durch direkte Sichtung, nicht durch Messung ihres Einflusses auf einen Stern.

Aus den Ergebnissen ihrer Himmelsdurchmusterung glauben die Forscher endlich eine Antwort auf eine alte Frage ableiten zu können: nämlich wie Braune Zwerge entstehen – eher so wie wie Sterne oder so wie Planeten. Da gibt es nämlich tatsächlich einen beträchtlichen Unterschied: Sterne bilden sich "top-down", durch den plötzlichen Kollaps einer Wolke aus interstellarem Gast und Staub. Planeten hingegen entstehen durch einen langsamen Prozess "bottom-up", indem ein fester Kern aus der zirkumstellaren Scheibe allmählich immer mehr Material um sich herum akkumuliert.

Häufigkeiten

Aus der Verteilung der bisher bekannten Gasriesen und Braunen Zwerge lesen die Gemini-Forscher nun zwei gegensätzliche Trends ab, die auf einen grundlegenden Unterschied zwischen Braunen Zwergen und Gasriesen hinweisen. Bei beiden Sorten von Himmelskörpern gibt es ein breites Größenspektrum. Allerdings übertreffen bei den Gasriesen die in den unteren Bereichen des Spektrums an Zahl deutlich die Giganten. Bei den Braunen Zwergen hingegen ist es umgekehrt: Massereiche Braune Zwerge scheinen häufiger zu sein als massearme.

Dieser Gegensatz und der Umstand, dass Braune Zwerge in der Regel wesentlich weiter von Sternen entfernt sind als Gasriesen, führen die Forscher zu dem Schluss, dass Braune Zwerge "top-down" entstehen. Sie wären also näher mit Sternen "verwandt" als mit Planeten. (red, 6. 7. 2019)