Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) haben Astronomen einen nahe gelegenen kalten Braunen Zwerg mit der Bezeichnung WISEPA J182831.08+265037.8 (oder kurz WISE 1828) beobachtet. Die Beobachtungen lieferten wichtige Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Atmosphäre des Objekts. Die neuen Erkenntnisse waren veröffentlicht 8. Februar auf dem Preprint-Server arXiv.
Braune Zwerge sind substellare Zwischenobjekte zwischen Planeten und Sternen mit Massen unterhalb der Wasserstoffverbrennungsgrenze – etwa 80 Jupitermassen. Eine Unterklasse Brauner Zwerge (mit effektiven Temperaturen unter 500 K) ist als Y-Zwerg bekannt und stellt die kühlsten und am wenigsten leuchtenden substellaren Objekte dar, die bisher entdeckt wurden.
WISE 1828 liegt nur 32,37 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist ein archetypischer Brauner Zwerg vom Typ Y. Frühere Beobachtungen deuten darauf hin, dass er einen ähnlichen Radius wie Jupiter hat, während seine Masse auf etwa 10 Jupitermassen geschätzt wird. Die effektive Temperatur dieses Braunen Zwergs betrug 378 K.
Kürzlich hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ben Wei Peng Lew vom Bay Area Environmental Research Institute in Moffett Field, Kalifornien, eine eingehende Atmosphärenstudie von WISE 1828 durchgeführt. Zu diesem Zweck verwendeten sie den Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) des JWST ).
„In dieser Studie nutzen wir Beobachtungen mittlerer spektraler Auflösung (R ∼ 2700) mit dem G395H-Gitter des Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) an Bord von JWST, um den nahegelegenen (9,9 pc) Y-Zwerg WISEPA J182831.08+265037.8 zu charakterisieren.“ schrieben die Forscher.
Bei den Beobachtungen wurden Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre von WISE 1828 nachgewiesen. Die Autoren des Artikels stellten fest, dass ihre Studie die erste Messung der Schwefelwasserstoffhäufigkeit in der Atmosphäre eines Y-Zwergs darstellt .
Die Studie ergab, dass WISE 1828 überdurchschnittliche Häufigkeitsverhältnisse von Sauerstoff zu Wasserstoff und Schwefel zu Wasserstoff aufweist. Es wurde geschätzt, dass das Häufigkeitsverhältnis von Stickstoff im Verhältnis zu Wasserstoff wahrscheinlich nahezu solar ist. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Häufigkeit von Methan-d1 unter dem Nominalwert liegt.
Mithilfe zweier komplementärer atmosphärischer Modellierungswerkzeuge gelang es den Forschern, die Metallizität und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff in der Atmosphäre von WISE 1828 zu messen. Ein Modell gibt an, dass die Metallizität auf einem Niveau von 0,3 Dex liegt, während das andere auf eine Metallizität von -0,57 Dex hinweist. Die Häufigkeitsverhältnisse von Kohlenstoff zu Sauerstoff sind diesen beiden Modellen zufolge ähnlich und liegen bei etwa 0,46 bzw. 0,43 Dex.
Die Modelle ermöglichten es dem Team auch, den Radius und die effektive Temperatur von WISE 1828 zu berechnen. Ein Modell schlägt 1,23 Jupiterradien und 534 K vor, während dem anderen zufolge der Planet kleiner und kälter ist – 1,03 Jupiterradien und 425 K.
Mehr Informationen:
Ben WP Lew et al., Hochpräzise atmosphärische Charakterisierung eines Y-Zwergs mit JWST NIRSpec G395H-Spektroskopie: Isotopologe, C/O-Verhältnis, Metallizität und die Häufigkeit von sechs molekularen Spezies, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.05900
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