Sandwolken können in einigen außerirdischen Atmosphären kondensieren, wachsen und verschwinden. Ein neuer Blick auf alte Daten zeigt, dass Wolken aus heißen Silikatmineralien in Himmelsobjekten, die als Braune Zwerge bekannt sind, häufig vorkommen.
„Dies ist das erste vollständige kontextbezogene Verständnis einer Wolke außerhalb des Sonnensystems“, sagt der Astronom Stanimir Metchev von der University of Western Ontario in London, Kanada. Metchevs Kollege Genaro Suárez präsentierte das neue Werk am 4. Juli beim Cool Stars-Treffen in Toulouse, Frankreich.
Wolken gibt es in unserem Sonnensystem in vielen Geschmacksrichtungen, von den Wasserdampfwolken der Erde bis zu den Ammoniakbändern des Jupiter. Astronomen haben auch auf das Vorhandensein von „extrasolaren Wolken“ auf Planeten außerhalb des Sonnensystems geschlossen (SN: 11.09.19).
Aber die einzigen extrasolaren Wolken, die direkt entdeckt wurden, befanden sich am Himmel von Braunen Zwergen – schwache, rötliche Kugeln, die zu groß sind, um Planeten zu sein, aber zu klein und kühl, um Sterne zu sein. Im Jahr 2004 verwendeten Astronomen das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, um Braune Zwerge zu beobachten und spektrale Signaturen von Sand zu entdecken – genauer gesagt Körner von Silikatmineralien wie Quarz und Olivin. Einige weitere vorläufige Beispiele von Sandwolken wurden 2006 und 2008 gesichtet.
In einer dieser Wolken zu schweben, würde sich anfühlen wie in einem Sandsturm, sagt der Planetenforscher Mark Marley von der University of Arizona in Tucson, der an einer dieser frühen Entdeckungen beteiligt war. „Wenn du eine Schaufel daraus nehmen und nach Hause bringen könntest, hättest du heißen Sand.“
Astronomen fanden damals sechs Exemplare dieser Silikatwolken. “Ich dachte irgendwie, das war es”, sagt Marley. Theoretisch müsste es viel mehr als sechs Braune Zwerge mit sandigem Himmel geben. Aber einem Teil des Spitzer-Teleskops ging 2009 das Kühlmittel aus und er konnte die Chemie ähnlicher Wolken nicht mehr messen.
Während Suárez archivierte Spitzer-Daten für ein anderes Projekt untersuchte, stellte er fest, dass es unveröffentlichte oder nicht analysierte Daten zu Dutzenden von Braunen Zwergen gab. Also analysierte er alle massearmen Sterne und Braunen Zwerge, die Spitzer jemals beobachtet hatte, insgesamt 113 Objekte, von denen 68 noch nie zuvor veröffentlicht worden waren, berichtet das Team im Juli Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
„Für mich ist es sehr beeindruckend, dass sich das vor aller Augen versteckte“, sagt Marley.
Nicht jeder Braune Zwerg in der Probe zeigte starke Anzeichen von Silikatwolken. Doch gemeinsam folgten die Braunen Zwerge einem klaren Trend. Bei Zwergen und massearmen Sternen, die heißer als etwa 1700 Grad Celsius sind, existieren Silikate als Dampf, und die Objekte zeigen keine Anzeichen von Wolken. Aber unterhalb dieser Temperatur beginnen Anzeichen von Wolken zu erscheinen, die bei etwa 1300 °C am dicksten werden. Dann verschwindet das Signal für Braune Zwerge, die kühler als etwa 1000 °C sind, wenn die Wolken tief in die Atmosphäre absinken.
Der Fund bestätigt frühere Vermutungen, dass Silikatwolken weit verbreitet sind, und zeigt die Bedingungen auf, unter denen sie entstehen. Da Braune Zwerge heiß geboren werden und im Laufe der Zeit abkühlen, sollten die meisten von ihnen mit zunehmendem Alter jede Phase der Sandwolkenentwicklung erleben. „Wir lernen, wie diese Braunen Zwerge leben“, sagt Suárez. Zukünftige Forschungen können die Ergebnisse extrapolieren, um die Atmosphären auf Planeten wie Jupiter besser zu verstehen, bemerkt er.
Das kürzlich gestartete James-Webb-Weltraumteleskop wird auch die atmosphärische Chemie in Exoplaneten und Braunen Zwergen untersuchen und speziell nach Wolken suchen (SN: 10/6/21). Marley freut sich darauf, die Trends aus dieser Studie mit zukünftigen Ergebnissen von JWST zu kombinieren. „Es wird wirklich eine Renaissance in der Wissenschaft der Braunen Zwerge geben“, sagt er.