Wir haben einen Stern entdeckt, der kaum heißer ist als ein Pizzaofen – der kälteste Stern, der jemals gefunden wurde und Radiowellen aussendet

Wir haben den kältesten jemals gefundenen Stern identifiziert, der Radiowellen erzeugt – einen Braunen Zwerg, der zu klein ist, um ein normaler Stern zu sein, und zu massereich, um ein Planet zu sein.

Unsere Ergebnisse, heute veröffentlicht in der Astrophysikalische Tagebuchbriefedetailliert die Erkennung der gepulsten Radioemission dieses Sterns mit der Bezeichnung WISE J0623.

Obwohl dieser Zwergstern ungefähr die gleiche Größe wie Jupiter hat, verfügt er über ein viel stärkeres Magnetfeld als das unserer Sonne. Er reiht sich in die Reihe einer kleinen Handvoll bekannter ultracooler Zwerge ein, die sich wiederholende Funkstöße erzeugen.

Mit Radiostars Wellen schlagen

Bei über 100 Milliarden Sternen in unserer Milchstraße könnte es Sie überraschen, dass Astronomen Radiowellen von weniger als 1.000 von ihnen entdeckt haben. Ein Grund dafür ist, dass Radiowellen und optisches Licht durch unterschiedliche physikalische Prozesse erzeugt werden.

Im Gegensatz zur thermischen (Wärme-)Strahlung, die von der heißen Außenschicht eines Sterns ausgeht, ist die Radioemission das Ergebnis von Teilchen, die Elektronen genannt werden, die sich beschleunigen und mit magnetisiertem Gas um den Stern herum interagieren.

Aus diesem Grund können wir die Radioemission nutzen, um mehr über die Atmosphären und Magnetfelder von Sternen zu erfahren, was uns letztendlich mehr über das Überlebenspotenzial von Leben auf allen Planeten, die sie umkreisen, verraten könnte.

Ein weiterer Faktor ist die Empfindlichkeit von Radioteleskopen, die in der Vergangenheit nur sehr helle Quellen erkennen konnten.

Die meisten Sterndetektionen mit Radioteleskopen in den letzten Jahrzehnten waren Ausbrüche von hochaktiven Sternen oder energiereiche Ausbrüche aus der Wechselwirkung von Doppelsternsystemen. Aber mit der verbesserten Empfindlichkeit und Abdeckung neuer Radioteleskope können wir weniger leuchtende Sterne wie Cool erkennen Braune Zwerge.

WISE J0623 hat eine Temperatur von etwa 700 Kelvin. Das entspricht 420℃ oder etwa der gleichen Temperatur wie in einem handelsüblichen Pizzaofen – für menschliche Verhältnisse ziemlich heiß, für einen Stern aber ziemlich kalt.

Diese kühlen Braunen Zwerge können die atmosphärische Aktivität, die in heißeren Sternen Radioemissionen erzeugt, nicht aufrechterhalten, was es für Radioastronomen schwieriger macht, Sterne wie WISE J0623 zu finden.

Wie haben wir den coolsten Radiostar gefunden?

Hier entsteht das Neue Australischer SKA Pathfinder Das Radioteleskop kommt ins Spiel. Es befindet sich in Inyarrimanha Ilgari Bundara, dem Radioastronomie-Observatorium CSIRO Murchison in Westaustralien, und verfügt über eine Anordnung von 36 Antennen mit einem Durchmesser von jeweils 12 Metern.

Das Teleskop kann in einer einzigen Beobachtung große Himmelsregionen erkennen und hat bereits fast 90 % davon vermessen. Bei dieser Untersuchung haben wir fast drei Millionen Radioquellen identifiziert, von denen die meisten aktive galaktische Kerne sind – Schwarze Löcher in den Zentren entfernter Galaxien.

Wie können wir also feststellen, welche dieser Millionen Quellen Radiostars sind? Eine Möglichkeit besteht darin, nach etwas zu suchen, das als „zirkular polarisierte Radioemission“ bezeichnet wird.

Radiowellen schwingen wie andere elektromagnetische Strahlung, wenn sie sich durch den Raum bewegen. Zirkularpolarisation tritt auf, wenn das elektrische Feld der Welle bei ihrer Ausbreitung spiralförmig oder korkenzieherförmig rotiert.

Für unsere Suche nutzten wir die Tatsache, dass die einzigen astronomischen Objekte, von denen bekannt ist, dass sie einen nennenswerten Anteil an zirkular polarisiertem Licht aussenden, Sterne und Pulsare (rotierende Neutronensterne) sind.

Indem wir nur stark zirkular polarisierte Radioquellen aus einer früheren Himmelsdurchmusterung auswählten, fanden wir WISE J0623. Mithilfe des Schiebereglers in der Abbildung oben können Sie sehen, dass nach dem Umschalten auf polarisiertes Licht nur noch ein Objekt sichtbar ist.

Was bedeutet diese Entdeckung?

War die Radioemission dieses Sterns ein seltenes, einmaliges Ereignis, das während unserer 15-minütigen Beobachtung auftrat? Oder könnten wir es wieder entdecken?

Frühere Forschung hat gezeigt, dass die von anderen kühlen Braunen Zwergen erfassten Radioemissionen mit deren Magnetfeldern verknüpft waren und sich im Allgemeinen mit der gleichen Geschwindigkeit wiederholten, wie sich der Stern drehte.

Um dies zu untersuchen, führten wir Folgebeobachtungen mit CSIROs durch Australisches Teleskop-Kompakt-Arrayund mit dem MeerKAT Teleskop des South African Radio Astronomy Observatory.

Diese neuen Beobachtungen zeigten, dass es alle 1,9 Stunden zwei helle, zirkular polarisierte Ausbrüche von WISE J0623 gab, gefolgt von einer Verzögerung von einer halben Stunde vor dem nächsten Paar von Ausbrüchen.

WISE J0623 ist der kühlste Braune Zwerg, der über Radiowellen entdeckt wurde, und der erste Fall anhaltender Radiopulsationen. Mit derselben Suchmethode gehen wir davon aus, dass künftige Untersuchungen noch kühlere Braune Zwerge entdecken werden.

Die Untersuchung dieser fehlenden Zwergsterne wird dazu beitragen, unser Verständnis der Sternentwicklung und der Entwicklung riesiger Exoplaneten (Planeten in anderen Sonnensystemen) zu verbessern.

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