Astronomen berichten über die Entdeckung eines neuen massereichen Braunen Zwergs mithilfe der Zwicky Transient Facility (ZTF). Das neu entdeckte Objekt ist etwa 80-mal massereicher als Jupiter und umkreist einen Stern mit geringer Masse. Der Befund wurde in einem am 28. Juli auf dem Preprint-Server veröffentlichten Papier detailliert beschrieben arXiv.
Braune Zwerge (BDs) sind Zwischenobjekte zwischen Planeten und Sternen und besetzen den Massenbereich zwischen 13 und 80 Jupitermassen (0,012 und 0,076 Sonnenmassen). Obwohl bisher viele Braune Zwerge entdeckt wurden, sind diese Objekte, die andere Sterne umkreisen, ein seltener Fund.
Kürzlich hat ein Astronomenteam unter der Leitung von Kareem El-Badry vom California Institute of Technology (Caltech) einen solch seltenen Braunen Zwerg gefunden. Bei der Suche nach massearmen verfinsternden Doppelsternen entdeckten sie ein System bestehend aus einem M-Zwergstern und einem Braunen Zwerg, das die Bezeichnung ZTF J2020+5033 erhielt.
„Dieser Artikel präsentiert die Entdeckung eines BD in einem Doppelsternsystem mit einer Umlaufzeit, die viel kürzer ist als bei jedem bisher entdeckten System dieser Art. Die Entdeckung wurde durch die Zwicky Transient Facility (ZTF) ermöglicht, die hochwertige Lichtkurven für Sterne liefert, die deutlich schwächer sind als andere Untersuchungen, die bisher zur Erkennung von BDs im Transit eingesetzt wurden“, erklärten die Forscher.
Der Braune Zwerg in ZTF J2020+5033 ist so groß wie Jupiter, aber seine Masse ist etwa 80,1-mal größer als die des größten Planeten des Sonnensystems, wodurch er an der stellaren/substellaren Grenze liegt, etwas unterhalb der Grenze der Wasserstoffverbrennung. Die effektive Temperatur des Objekts wird auf 1.691 K geschätzt.
Der Stern im System ist ein M-Zwerg der Spektralklasse M6 mit einem Radius von 0,176 Sonnenradien und einer Masse von 0,134 Sonnenmassen. Die effektive Temperatur dieses Sterns betrug 2.856 K.
Der Studie zufolge befindet sich der Doppelstern etwa 445 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Alter des Systems wird auf 5 bis 13 Milliarden Jahre geschätzt, und seine Umlaufzeit wurde mit nur 1,9 Stunden gemessen. Damit ist die kleinere Komponente der Braune Zwerg mit der kürzesten bekannten Transitperiode.
Die Astronomen stellten fest, dass ZTF J2020+5033 mit einer so kurzen Umlaufzeit auch viel kompakter ist als andere bekannte Doppelsterne mit vorbeiziehenden Braunen Zwergen.
„Beide Komponenten müssen in jungen Jahren deutlich größer gewesen sein als heute, was darauf hindeutet, dass die Umlaufbahn durch magnetische Bremsung erheblich geschrumpft ist. Dies deutet stark darauf hin, dass die magnetische Bremsung zumindest bei einigen Sternen unterhalb der vollständig konvektiven Grenze wirksam bleibt, im Gegensatz zu dem „häufige Annahme in vielen binären Evolutionsmodellen“, schlussfolgerten die Autoren des Papiers.
Sie fügten hinzu, dass ZTF J2020+5033 näher als 34 der 39 anderen bekannten Systeme mit vorbeiziehenden Braunen Zwergen liegt, was darauf hindeutet, dass BDs in kurzperiodischen Umlaufbahnen nicht besonders selten sind.
Mehr Informationen:
Kareem El-Badry et al., Ein brauner Zwerg im Transit in einer zweistündigen Umlaufbahn, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.15729
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