Wenn Sie mit möglichst wenig Aufwand ein erfolgreicher Stern sein wollen, streben Sie eine Oberflächentemperatur von etwa einem Viertel der Sonnentemperatur an. Dies ist die Temperatur, die laut einer neuen Studie rote Zwergsterne, die lange leuchten, von ausgefallenen Sternen trennt, die als braune Zwerge bekannt sind.
Es ist oft schwer zwischen roten und braunen Zwergen zu unterscheiden, denn wenn sie jung sind, sehen beide gleich aus: rot und dunkel. Aber nur Rote Zwerge werden mit genügend Masse geboren, um die gleichen Kernreaktionen aufrechtzuerhalten, die Sterne wie die Sonne antreiben. Im Gegensatz dazu glühen Braune Zwerge hauptsächlich durch die Hitze ihrer Geburt rot, aber dann verpufft ihre Kernaktivität, wodurch sie abkühlen und verblassen. Nun haben die Astrophysiker Dino Hsu und Adam Burgasser von der University of California in San Diego und ihre Kollegen die Trennlinie zwischen den beiden Typen erkannt, indem sie ihre Bewegung durch den Weltraum ausgenutzt haben.
Wenn ein Stern geboren wird, dreht er sich auf einer ziemlich kreisförmigen Umlaufbahn um das Zentrum der Milchstraße. Im Laufe der Zeit werfen jedoch gravitative Schlepper von riesigen Gaswolken, Spiralarmen und anderen Sternen die Sterne hin und her. Diese Störungen machen die Umlaufbahnen der Sterne um das galaktische Zentrum immer elliptischer. So können die Umlaufbahnen von Sternen ihr ungefähres Alter verraten.
Die meisten Roten Zwerge sind ziemlich alt; ihre vorhergesagte Lebensdauer ist viel länger als das aktuelle Alter des Universums. Aber weil Braune Zwerge auskühlen und verblassen, sind alle, die noch warm sind, jung. Daher sollten Rote Zwerge im Durchschnitt mehr elliptischen Bahnen um die Galaxie folgen als junge Braune Zwerge.
In der neuen Studie analysierte Hsus Team 172 rote und braune Zwerge verschiedener Spektraltypen, Klassifizierungen basierend auf den Spektren der Objekte, die mit ihrer Oberflächentemperatur korrelieren. Die Forscher fanden heraus, dass eine scharfe Unterbrechung der Sternbewegungen wärmere Objekte, die im Durchschnitt mehr elliptische Bahnen haben und älter sind, von kühleren Objekten trennt, die im Durchschnitt mehr kreisförmige Bahnen haben und jünger sind. Dieser Bruch tritt bei einem Spektraltyp zwischen L4 und L6 auf, was einer Oberflächentemperatur von etwa 1200° bis 1400° Celsius (1.500 bis 1.700 Kelvin) entspricht – einem Bruchteil der Oberflächentemperatur der Sonne von etwa 5500 °C (5.800 K) – die Teamberichte vom 5. Juli auf arXiv.org.
Oberhalb dieser kritischen Temperatur sind die schwachen Sonnen eine Mischung aus langlebigen Roten Zwergen und jungen Braunen Zwergen. Unterhalb dieser Temperatur „sind es nur Braune Zwerge“, sagt Hsu. Dies sind die gescheiterten Stars, die dazu bestimmt sind, zu verpuffen. Die Studie erscheint in einer zukünftigen Ausgabe der Astrophysical Journal Supplement Series.
Diese neue Methode zur Erkennung der Temperaturgrenze zwischen Roten und Braunen Zwergen ist faszinierend, aber das Ergebnis ist vorläufig, sagt Trent Dupuy, ein Astronom an der University of Edinburgh, der nicht an der Arbeit beteiligt war. „Es ist genau dort, wo man es erwarten würde“, sagt er. Dupuy sagt, dass zusätzliche rote und braune Zwerge beobachtet werden sollten, um den Befund zu überprüfen.
Hsu stimmt zu: „Wir brauchen eine vollständigere Probe.“ Das Erweitern der Probe wird sowohl einfach als auch schwierig sein. Positiv ist, dass es viele rote Zwerge gibt, die alle anderen Sterntypen zusammen überwiegen, und auch braune Zwerge sind häufig. Auf der negativen Seite sind rote und braune Zwerge jedoch schwach. Das macht es zu einer Herausforderung, ihre Doppler-Verschiebungen zu messen, die zeigen, wie schnell sich die Objekte auf die Erde zu oder von ihr wegbewegen. Die Kenntnis dieser Bewegung ist jedoch für die Berechnung der Umlaufbahn eines Sterns um die Galaxie unerlässlich.