Starke Winde auf Braunen Zwergen

Rainer Kayser

Bild eines Himmelskörpers

NASA/R. Hurt/IPAC

Mit einem neuen Verfahren ist es Astronomen erstmals gelungen, die Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre eines Braunen Zwergs zu bestimmen. Diese Himmelskörper sind massereicher als Planeten, besitzen aber weniger Masse als Sterne – und lassen sich daher weder der einen noch der anderen Seite eindeutig zuordnen. Mit mehr als zweitausend Kilometern pro Stunde weht der Wind auf Braunen Zwergen aber offenbar deutlich stärker als auf Gasplaneten wie Jupiter, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Das Team um Katelyn Allers von der Bucknell University in Pennsylvania beobachtete zwei relativ nahe Braune Zwerge sowohl im Radiobereich als auch im infraroten Spektralbereich. Während sich bei beiden Himmelskörpern rotationsbedingte Schwankungen der Radiostrahlung nachweisen ließen, fanden sich nur bei dem 34,6 Lichtjahre entfernten 2MASS J1047-21 entsprechende Variationen auch im Infraroten. Anhand der gemessenen Daten ermittelten die Forscher die Rotationsperiode für diesen Braunen Zwerg – mit einem von den Forschern erhofften Resultat: Der per Radiostrahlung und der per Infrarotstrahlung berechnete Wert weichen um fast zwei Minuten voneinander ab.

Als Ursache für diese Diskrepanz sehen Allers und ihre Kollegen die Atmosphäre des Braunen Zwergs. Denn ein ähnliches Phänomen lässt sich auch bei Jupiter beobachten. Anhand der sichtbaren Wolkenstrukturen hatten Astronomen schon früh die Rotationsperiode des Planeten bestimmt. Das später ausgewertete Radiosignal ergab dann allerdings, dass der Gasriese fünf Minuten länger für eine Drehung braucht. Diese Differenz erklären Forscher durch die globale Bewegung der Jupiteratmosphäre: Durch starke Winde bewegen sich die Wolken mit einer Geschwindigkeit von 380 Kilometern pro Sekunde zusätzlich zur Rotation des Planeten. Das Radiosignal werde dagegen durch das starke Magnetfeld von Jupiter hervorgerufen, das an die Drehung des Planetenkörpers gebunden ist.

Dreigeteiltes Bild, von links nach rechts: Jupter, Saturn, Brauner Zwerg

Brauner Zwerg im Vergleich

Allers und ihr Team übertrugen diesen Effekt nun auf die Atmosphäre des untersuchten Braunen Zwergs und kommen auf Windgeschwindigkeiten von rund 2400 Kilometern pro Stunde. Dieser Wert stimme gut mit theoretischen Vorhersagen überein, so die Forscher. Denn aufgrund der höheren Temperaturen auf Braunen Zwergen – verglichen mit Gasriesen – seien dort auch höhere Windgeschwindigkeiten zu erwarten.

„Unser Verfahren lässt sich prinzipiell auch auf Exoplaneten anwenden“, berichtet Allers. Das gelte zumindest für Gasriesen mit starken Magnetfeldern und schneller Rotation ähnlich dem Jupiter. Damit stünde den Astronomen ein neues Werkzeug zur Verfügung, um Informationen über die Atmosphären von großen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu erhalten.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2020/starke-winde-auf-braunen-zwergen/