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James Webb: Atmosphäre von braunem Zwerg beobachtet

Mit dem JWST ist ein brauner Zwerg in etwa 32 Lichtjahren Entfernung beobachtet worden. Dabei hat ein Forschungsteam sechs Moleküle identifiziert.



Mit dem Weltraumteleskop James Webb (JWST) hat eine astronomische Forschungsgruppe einen nahen kalten braunen Zwerg vom Typ Y beobachtet: Wise 1828 (Wisepa J182831.08+265037.. Mit dem Nahinfrarot-Spektrografen (NIRSpec) vom JWST untersuchten die Forscher dessen Atmosphäre.

Dabei wurden in der Atmosphäre Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff nachgewiesen. Der braune Zwerg weist ein Häufigkeitsverhältnis von Sauerstoff zu Wasserstoff und von Schwefel zu Wasserstoff auf, das über dem der Sonne liegt. Dies war die erste Messung der Schwefelwasserstoff-Häufigkeit in der Atmosphäre eines Y-Zwergs.

Das Verhältnis der Häufigkeit von Stickstoff zu Wasserstoff wurde auf nahezu solare Werte geschätzt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Häufigkeit von Methan-d1 geringer ist als normal.

Die Metallizität von Wise 1828

Mit zwei weiteren Atmosphärenmodellen konnte die Forschungsgruppe die Metallizität (Dezimalexponenten; kurz: dex) und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff bestimmen. Sterne mit einer höheren Metallizität als die Sonne haben einen positiven gemeinsamen Logarithmus. Die Sterne, die stärker von Wasserstoff dominiert werden, haben einen negativen Wert.

Eines der Modelle weist auf eine Metallizität von 0,3 dex hin, während das andere auf eine Metallizität von -0,57 dex hinweist. Die Verhältnisse der Kohlenstoff- und Sauerstoffhäufigkeit (0,46 und 0,43 dex) sind nach diesen beiden Modellen ähnlich. Durch diese Modelle konnte das Team auch den Radius von Wise 1828 ermitteln. Dieser beträgt (je nach Modell) zwischen 1,03 und 1,23 Jupiter-Radien.

Das ist Wise 1828

Braune Zwerge sind weder Stern noch Planet, sie haben eine Sonderstellung dazwischen. Ihre Masse liegt unterhalb der Wasserstoffverbrennungsgrenze, die etwa 80 Jupitermassen entspricht. In einer Entfernung von 32,37 Lichtjahren befindet sich einer dieser braunen Zwerge. Wise 1828 ist jedoch ein archetypischer brauner Zwerg vom Typ Y. Diese ultrakühlen Objekte haben eine Oberflächentemperatur, die lediglich zwischen 25 und 170 Grad Celsius liegt.

Sie senden nur Infrarotstrahlung und kein sichtbares Licht aus, weswegen sie nur schwierig zu beobachten sind. Die effektive Temperatur dieses braunen Zwergs wurde bisher mit 378 Kelvin angegeben, also etwa 105° C. Die beiden verwendeten Modelle der Forschungsgruppe zeigen eine Temperatur von 425 beziehungsweise 534 Kelvin an – also etwa 152° oder 261° Celsius.

Zur Studie

Die Studie wurde am 8. Februar 2024 auf dem Pre-Print-Server arxiv.com veröffentlicht: High-precision atmospheric characterization of a Y dwarf with JWST NIRSpec G395H spectroscopy: isotopologue, C/O ratio, metallicity, and the abundances of six molecular species (Hochpräzise atmosphärische Charakterisierung eines Y-Zwergs mit JWST NIRSpec G395H-Spektroskopie: Isotopologie, C/O-Verhältnis, Metallizität und die Häufigkeit von sechs Molekülarten).

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