Astronomen entdecken "Braunen Zwerg" mit Lithium-Vorkommen

Braune Zwerge, auch bekannt als "gescheiterte Sterne", sind das natürliche Bindeglied zwischen Sternen und Planeten. Sie sind massereicher als der Jupiter, aber nicht massenreich genug, um Wasserstoff zu verbrennen, den die Sterne zum Leuchten brauchen.

Sie sind besonders interessant, weil angenommen wird, dass einige von ihnen ihren Gehalt an Lithium, das wegen seiner Seltenheit auch als "weißes Erdöl" bezeichnet wird, intakt aufbewahren können.

Mit Hilfe des OSIRIS-Spektrographen am Gran Telescopio Canarias (GTC oder Grantecan), dem derzeit größten optischen und Infrarot-Teleskop der Welt, hat ein Team von Forschern des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) und des Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) zwischen Februar und August dieses Jahres hochempfindliche spektroskopische Beobachtungen von zwei Doppelsternen durchgeführt, deren Komponenten braune Zwerge sind.

In einem der vier Sterne, mit der Bezeichnung Reid 1B, konnten sie eine bemerkenswerte Entdeckung machen: eine nicht zerstörte kosmische Lithiumablagerung, deren Ursprung vor der Entstehung des Systems liegt, wie phys.org berichtet.

Es ist der kälteste der vier Zwerge und das schwächste extrasolare Objekt, in dem je Lithium gefunden wurde. Die Menge an Lithium ist 13.000-Mal größer als die auf der Erde. Dieses Objekt hat ein Alter von 1.100 Millionen Jahren, eine dynamischen Masse, die 41 Mal größer ist als die des Jupiters (des größten Planeten im Sonnensystem) und ist 16,9 Lichtjahre von uns entfernt.

"Eine Truhe mit verbogenen Schätzen"

Die Beobachtung von Lithium in Braunen Zwergen ermöglicht es, ihre Masse auf der Grundlage von Kernreaktionen mit einem gewissen Grad an Genauigkeit zu schätzen. Die auf diese Weise ermittelten thermonuklearen Massen müssen mit den dynamischen Massen übereinstimmen, die mit geringerer Unsicherheit aus der Orbitalanalyse abgeleitet werden.

Die Forscher haben jedoch festgestellt, dass das Lithium bis zu einer dynamischen Masse erhalten bleibt, die 10 Prozent unter der von den neuesten theoretischen Modellen vorhergesagten liegt. Diese Diskrepanz scheint erheblich zu sein und deutet darauf hin, dass es etwas im Verhalten der Braunen Zwerge gibt, von dem wir noch nichts verstehen.

"Wir haben die Spur des Lithiums in Braunen Zwergen 3 Jahrzehnte lang verfolgt", sagt Eduardo Lorenzo Martín Guerrero de Escalante, Forschungsprofessor des Höheren Rates für Wissenschaftliche Forschung (CSIC) am IAC und Erstautor des Artikels. "Endlich konnten wir die Grenze der Masse zwischen ihrer Erhaltung und ihrer Zerstörung genau bestimmen und mit den theoretischen Vorhersagen vergleichen." Der Forscher fügt hinzu, dass "es in der Milchstraße Tausende von Millionen von Braunen Zwergen gibt. Das in Braunen Zwergen enthaltene Lithium ist das größte bekannte Vorkommen dieses wertvollen Elements in unserer kosmischen Nachbarschaft."

Carlos del Burgo Díaz, Mitautor des Artikels und Forscher am INAOE, einem öffentlichen Forschungszentrum des mexikanischen CONACYT, erklärt, dass "obwohl das ursprüngliche Lithium vor 13.800 Millionen Jahren zusammen mit Wasserstoff und Helium als Ergebnis von Kernreaktionen im ursprünglichen Feuerball des Urknalls entstanden ist, gibt es heute viermal mehr Lithium im Universum". Dem Forscher zufolge "kann dieses Element zwar zerstört werden, aber es entsteht auch bei explosiven Ereignissen wie Novae und Supernovae, so dass Braune Zwerge wie Reid 1B es einpacken und schützen können."

Bisheriger Stand der Wissenschaft

In den vergangenen 20 Jahren haben die Astronom*innen Doppelsterne, die aus Braunen Zwergen in der Nachbarschaft der Sonne entstanden sind, aufgespürt und ihre Bahnbewegungen verfolgt. Sie haben ihre Massen dynamisch bestimmt, um die Bewegungen astronomischer Körper zu beschreiben, die sich unter der Wirkung ihrer gegenseitigen Gravitation bewegen, wie z. B. das von der Erde und der Sonne gebildete System.

In einigen dieser Systeme hat die primäre Komponente eine ausreichende Masse, um Lithium zu verbrennen, während die sekundäre Komponente diese Masse nicht hat. Bis zu dieser Entdeckung wurden die theoretischen Modelle jedoch noch nicht auf die Probe gestellt.